El universo es un lugar inmenso que se caracteriza por ir revelándonos sus secretos con cierta parsimonia. Esta semana sabemos un poquito más sobre él, en particular sobre una estrella que está a 320 años luz de la Tierra (a una distancia tan enorme que a la luz le lleva 320 años a 300.000 km/s llegar hasta nosotros). Tiene un nombre que pocas estrellas terrícolas se pondrían pero que es usual en las estrellas de verdad: HD 141569A.

HD 141569A es harto conocida por los astrónomos. Es la estrella primaria de un sistema que tiene otras dos estrellas. Para las edades del cosmos, HD 141569A es una jovencita: apenas tiene entre cinco y tres millones de años. Hace un tiempo que los astrónomos saben que este infante estelar tiene un disco de polvo y gas a su alrededor. Estos discos pueden ser de distintos tipos: hay de escombros y protoplanetarios. Un reciente artículo científico, en el que participaron más de 70 investigadores de varias nacionalidades e instituciones, permitió saber más sobre los discos de polvo de la estrella HD 141569A. Tras este hallazgo se encuentra el investigador uruguayo Sebastián Bruzzone.

Al frente del equipo

“Los discos de escombros son laboratorios establecidos para estudiar la formación y evolución de los planetas”, comienza diciendo el artículo del que Bruzzone es el primer autor. “De especial interés son esos discos jóvenes (hasta 40 millones de años) en transición entre el disco protoplanetario y la etapa del disco de escombros”, se dice a continuación, para terminar sosteniendo que el estudio de estos discos en transición “es atractivo debido a las implicaciones para la formación de planetas gigantes de gas y los modelos de interacción de polvo de gas en sistemas planetarios nacientes. Luego se reseña que el artículo presenta “las primeras observaciones polarimétricas de banda H del disco interno de HD 141569A”. ¿Cómo terminó Bruzzone observando discos de estrellas lejanas?

“Empecé a trabajar en un equipo que hace diez años está diseñando el instrumento que se utilizó para observar y que está ubicado en el telescopio Gémini Sur, en Chile. Fue un instrumento originalmente diseñado para buscar exoplanetas”, cuenta Bruzzone, que habló con la diaria desde Estados Unidos. “El instrumento comenzó a hacer observaciones a fines de 2014, que fue más o menos cuando empecé mi doctorado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Ontario Occidental, en Canadá. El proyecto que me asignaron para comenzar el doctorado consistió en hacer una especie de calibración de ese instrumento”.

Bruzzone reconoce que “es muy difícil de explicar todo lo que hace el espectropolarímetro de campo integrado, incluso para gente con background técnico”, pero explica que tiene dos maneras de observar: “Ya sea obteniendo un espectro o mediante una medición polarimétrica del objeto”. Luego de terminar la calibración del equipo, a Bruzzone le asignaron otra tarea, que sería la que lo llevaría a ser el primer autor del artículo que aparecerá en la revista The Astronomical Journal: analizar los datos que habían obtenido al observar la estrella HD 141569A durante los meses en los que ponían a punto el aparato en 2014. “Me dieron los datos y me pidieron que hiciera un artículo con ellos. Me dijeron que creían que se veía un disco de polvo alrededor de la estrella que no se había visto hasta el momento, y que eso era interesante porque era una estrella muy estudiada”. El artículo sumaba otro atractivo astronómico: sería la primera vez que mediante la polarimetría se aportarían datos sobre un disco de polvo en ese sistema estelar.

Bruzzone lideró el análisis de los datos obtenidos y la redacción del artículo científico para comunicar los resultados, un trabajo en el que participan unos 70 investigadores de distintas instituciones y nacionalidades. Los discos de polvo que ya habían sido descubiertos para esta estrella medían unas 400 unidades astronómicas, algo así como 13 veces la distancia entre nuestro Sol y el más externo de los planetas del sistema, Neptuno, explica Bruzzone. “El asunto es que no se sabía qué había más adentro de 100 unidades astronómicas”, dice respecto de las últimas observaciones obtenidas con el Hubble. Ese fue el secreto que su trabajo permitió revelar.

Aquí está su disco

Con ayuda de los datos obtenidos por detección polarimétrica, Bruzzone pudo determinar la existencia de un tercer disco de polvo en torno a la estrella HD 141569A. Cuando las estrellas son jóvenes, es decir, tienen unos pocos millones de años, están rodeadas por lo que se conoce como discos de acreción: polvo y gases que giran vertiginosamente alrededor de la estrella recién nacida. Del material contenido en estos discos se formarán luego los planetas de ese sistema estelar –de ahí que se llamen discos protoplanetarios–, así como otros cuerpos celestes. Con el tiempo, hasta unos diez millones de años, un período extremadamente breve para la vida de una estrella, los discos protoplanetarios pasan por una etapa de transición que culmina en discos con muchos menos gases, llamados “discos de escombros”. En estos la estrella se quitó de encima todo el gas y lo que prácticamente queda es el polvo y los planteas en formación”, comenta Bruzzone.

“El Sistema Solar, con más de 4.000 millones de años, tiene un disco de escombros ya evolucionado. No hay gas, y la cantidad de polvo es mucho menor por varios órdenes de magnitud que la que podés encontrar en estrellas de diez o 20 millones de años”, sostiene. Ese disco de escombros que tenemos en el Sistema Solar es conocido como Cinturón de Kuiper, y el ex planeta Plutón es uno de los escombros que forman parte del disco. El tercer disco encontrado en el marco de este trabajo está en etapa de transición. “Por su edad y su estructura está a mitad de camino entre un disco protoplanetario y uno de escombros”, dice Bruzzone. También se desprende del propio del artículo –“Obtención de imagen de disco de escombros similar al Cinturón de Kuiper, de 44 unidades astronómicas, alrededor de HD 141569A, con polarimetría GPI”– que lo que encontraron es similar a lo que tenemos en casa. “Por lo general, los discos de escombros son casi todos del mismo tamaño: rondan entre 60 y 100 unidades astronómicas y muestran una estructura de anillo”, dice Bruzzone. “El disco que encontramos parece tener esa estructura anillada y está a unas 47 unidades astronómicas, una distancia comparable con la del Cinturón de Kuiper, por lo que dimos ese paso de llamarlo 'análogo' al de Kuiper”.

Pero hay más: al hacer el modelado de los datos recabados por el aparato se detectó una anomalía que podía ser explicada si existiera un cuarto disco de polvo y gases entre el tercer disco detectado y la estrella HD 141569A. Como en una publicidad de Ultrawash, Bruzzone había encontrado no uno, sino dos, dos, dos discos de polvo. “La predicción de la emisión térmica del modelo del disco que vemos nos llevó a ver que faltaba emisión. El modelo más simple para ajustar esa diferencia era la existencia de un disco más interior en un lugar que no vemos porque la técnica no lo permite”, dice el astrónomo sobre el arduo trabajo de modelado.

Nace un gigante

Uno estaría tentado de decir que con este artículo Bruzzone es ya un gigante de nuestra astronomía. Pero cuando hablamos de que “nace un gigante” nos referimos a... justamente eso. El análisis de los datos obtenidos por el espectropolarímetro de campo integrado en el observatorio Gémini, en Chile, no fue una tarea sencilla: implicó la integración de 17 millones de modelos que demoraron unos siete meses de cómputo. Pero al final valió la pena: además de determinar ese tercer disco de polvo, observaron dos brazos en espiral, lo que los llevó a pensar, al juntar información sobre el tamaño de las partículas de polvo, hielo y gases, que se estaría ante la formación de un planeta gaseoso gigante con una masa similar a la de Júpiter, o quizá un poco menor.

“La teoría indica que cuando los planetas se están formando afectan y cambian la estructura del disco en el que nacen”, dice Bruzzone, que explica que lo que ocurre es algo así como que los protoplanetas comenzaran a crear un surco en el disco de polvo y gases. Pero además de los surcos, los brazos espirales que observaron en el disco de polvo les indican “que hay una interacción más fuerte entre un planeta y el polvo que aún está presente en el disco”. “Cuando uno hace un análisis de la estructura de estos discos de polvo trata de encontrar, de manera indirecta, la evidencia de un planeta en formación”, explica. En el trabajo señalan: “Si bien el disco de HD 141569A es casi seguro que tiene una masa demasiado baja para ser gravitacionalmente inestable, la posibilidad de que la característica de brazo espiral detectada sea impulsada por un planeta invisible es emocionante”.

Las imágenes obtenidas por Bruzzone y equipo podrían ser la primera ecografía de lo que será un gigante gaseoso como Júpiter. Pero, lamentablemente, la vida no le alcanzará al astrónomo para verlo nacer: “La creación de estos planetas gaseosos se completa poco antes de los diez millones de años”, dice. Volviendo a las etapas de los discos, señala que, a partir de los diez millones de años de vida de las estrellas, la cantidad de polvo y gas disminuye drásticamente. Los gigantes gaseosos deben apurarse: sólo tienen diez millones de años “antes de que la estrella quede completamente formada y comience a generar mucho viento estelar, que termina barriendo gran cantidad de material del sistema planetario en formación cercano a la estrella”.

De Los Molinos a la NASA

“La formación en Uruguay me enseñó a perseverar y a ser tenaz”, afirma el astrónomo, que hoy está haciendo su posdoctorado en la NASA. “Eso fue importante para cuando tuve que enfrentarme a dificultades en el doctorado”, agrega, y las dificultades no faltaron. Uno se imagina que formar parte del equipo que descubre un disco de polvo en una estrella lejana debe ser algo maravilloso. Y en cierta manera la fue, pero no del todo. “Al principio, estaba re emocionado por lo que podría implicar y por lo que me podría ayudar en el doctorado”, dice el astrónomo, que agrega: “Pero con el tiempo se pierde la perspectiva de lo importante que se encontró y estás más preocupado por sacar el artículo, hacer las gráficas, las ecuaciones, corregir los modelos”, como ejemplo de la presión que significa publicar el artículo rápidamente.

A Bruzzone lo conocí hace años mientras trabajaba en el proyecto Busca desde el observatorio Los Molinos, en el noroeste de Montevideo, proyecto que bautizó a los asteroides Vaimaca y Guyunusa. “Hice mi maestría en Física de Meteoros, pero al elegir la línea del doctorado consideré interesante cambiar”, dice. Su cambio fue premiado con la finalización del doctorado y este artículo.

Ahora Bruzzone volvió a los meteoros. “Me volví a cambiar de bando, y ahora observo la actividad de los meteoros y meteoroides en la atmósfera en la Tierra”, contesta desde el Centro Espacial Goddard de la NASA, en Maryland, Estados Unidos. “Siento que esto que estoy haciendo ahora tiene una implicación mucho mayor”, dice acerca de su investigación actual, y destaca que le parece interesante estudiar algo que se puede medir acá en la Tierra. “Es impresionante lo que uno puede aprender sobre lo que ocurre en el Sistema Solar estudiando estrellas fugaces”, dice lleno de entusiasmo.

Pese al cambio de frente, Bruzzone no se aleja tanto del artículo que acaba de publicar: “Si se quiere, los discos como el que describimos están compuestos por polvo de asteroides que es similar al polvo que está en el Sistema Solar. Ese polvo también es que el que choca contra la Tierra y genera las estrellas fugaces”. Ansiosos esperaremos su próximo trabajo. Y a la distancia, cruzaremos los dedos –pese a que al Universo poco le importe el gesto– para que el estrés de la redacción de su próximo artículo no le opaque el brillo de lo que encuentre.

Artículo: “Imaging the 44 AU Kuiper Belt-Analogue Debris Ring Around HD 141569A with GPI Polarimetry”.

Publicación: The Astronomical Journal (en breve).

Autores: Juan Sebastián Bruzzone et al.