La estrella Fomalhaut muestra un anillo deformado porun viejo mundo

El disco de escombros que rodea a Fomalhaut, una de las estrellas más brillantes y mejor estudiadas de nuestro entorno cósmico, muestra deformaciones atribuibles a la acción de un planeta antiguo oculto.

Astrónomos que utilizan el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han obtenido la imagen de mayor resolución hasta la fecha de esta estrella, revelando nuevos conocimientos sobre la inusual y misteriosa arquitectura de su disco de escombros.

Se trata de vastos cinturones de polvo y cuerpos rocosos, similares al cinturón de asteroides de nuestro sistema solar, pero mucho más grandes. La asimetría (o excentricidad) del disco de Fomalhaut ha fascinado a los astrónomos durante casi dos décadas.

Un equipo internacional de investigación, dirigido por astrónomos del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian y de la Universidad Johns Hopkins, publicó dos artículos que analizan estas nuevas observaciones en The Astrophysical Journal y The Astrophysical Journal Letters. Ahora han descubierto que el disco de Fomalhaut no es solo excéntrico, sino que su excentricidad cambia con la distancia a la estrella.

A diferencia de los modelos anteriores que asumían una excentricidad uniforme o fija, su nuevo modelo basado en datos muestra que la forma del disco se alarga menos (o se vuelve menos excéntrica) cuanto más se aleja un segmento de Fomalhaut. Esta morfología se conoce como gradiente de excentricidad negativo. Es fácil imaginar las desviaciones entre la estrella y el centro del anillo, similares a los anillos de Saturno, si Saturno no estuviera situado exactamente en el centro.

"Nuestras observaciones muestran, por primera vez, que la excentricidad del disco no es constante", afirmó en un comunicado Joshua Bennett Lovell, autor principal de uno de los artículos e investigador del Submillimeter Array del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian. "Disminuye de forma constante con la distancia, un hallazgo nunca antes demostrado de forma concluyente en ningún disco de escombros".

Utilizando imágenes de ALMA de alta resolución en longitudes de onda de 1,3 mm, el equipo adaptó a los datos un nuevo modelo que considera el radio, la anchura y las asimetrías del disco, con un modelo de anillo excéntrico que puede alterar su excentricidad con la distancia a la estrella. El modelo con mejor ajuste indicó una pronunciada disminución de la excentricidad con la distancia, como predicen las teorías dinámicas sobre cómo los planetas pueden dar forma a los discos de escombros, pero aún no se han observado en ningún lugar del universo.

Este gradiente negativo ofrece pistas sobre planetas ocultos, actualmente desconocidos para los astrónomos, que orbitan Fomalhaut. El nuevo modelo sugiere que un planeta masivo orbitando dentro del disco de Fomalhaut podría haber esculpido su perfil de excentricidad en las primeras etapas de la historia del sistema extrasolar. La forma inusual del disco de escombros podría haberse formado en la juventud del sistema, durante la fase de disco protoplanetario, y se ha mantenido así durante más de 400 millones de años, gracias a la continua atracción de este planeta.

En el segundo artículo, dirigido por el estudiante de posgrado Jay Chittidi de la Universidad Johns Hopkins, el equipo descartó la posibilidad de que la excentricidad del anillo dependa de la distancia a la estrella. "Aunque se esperaba el cambio de brillo desde el lado pericéntrico del disco, más cercano a la estrella, hasta el lado apocéntrico, más alejado, entre los datos del JWST y ALMA, los cambios precisos que medimos en el brillo del disco y el ancho del anillo no pudieron explicarse con los modelos antiguos", afirmó Chittidi.

"En pocas palabras: no pudimos encontrar un modelo con una excentricidad fija que explicara estas características peculiares del disco de Fomalhaut. Al comparar los modelos antiguos y los nuevos, ahora podemos interpretar mejor este disco y reconstruir la historia y el estado actual de este sistema dinámico".

Los investigadores esperan que este nuevo modelo se pruebe con más observaciones de ALMA, aprobadas recientemente, "y con suerte encontraremos nuevas pistas que nos ayuden a descubrir ese planeta", añade Lovell. El equipo ha compartido el código del modelo de excentricidad desarrollado para esta investigación recientemente publicada para permitir que otros astrónomos lo apliquen a sistemas similares.