Según un estudio del Webb, se pueden formar planetas rocosos en condiciones extremas.

Ilustración de una joven estrella rodeada de un disco protoplanetario en el cual se están formando planetas. Crédito de la imagen: ESO / STScI

Los astrónomos descubren una variedad de moléculas entre los componentes esenciales de los planetas rocosos.

Aunque el espacio es un entorno hostil, algunas áreas lo son aún más. Algunas de las estrellas más masivas de nuestra galaxia se encuentran en una región de formación estelar llamada Nebulosa de la Langosta. Por ser más calientes, las estrellas masivas emiten más luz ultravioleta (UV). Los discos de formación de planetas que rodean las estrellas cercanas están bañados por esa luz ultravioleta. Los astrónomos esperaban que estos rayos desintegraran una gran cantidad de moléculas químicas. Sin embargo, el telescopio espacial James Webb ha detectado una variedad de moléculas en uno de esos discos, incluyendo agua, monóxido de carbono, dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno y acetileno. Estas moléculas se encuentran entre los componentes básicos de los planetas rocosos.

En uno de los ambientes más extremos de nuestra galaxia, un equipo internacional de astrónomos ha realizado la primera observación del agua y otras moléculas en las regiones rocosas interiores de un disco, altamente irradiadas, donde se forman planetas. Para hacerlo, han utilizado el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Estos hallazgos indican que las condiciones para la formación de planetas rocosos pueden ocurrir en una mayor variedad de entornos de lo que se pensaba anteriormente.

Estos son los primeros hallazgos del programa del Telescopio Espacial James Webb de Entornos Ultravioleta Extremos (XUE), que se centra en la caracterización de los discos de formación de planetas (vastas nubes giratorias de gas, polvo y fragmentos de roca en las que se forman y evolucionan los planetas) en regiones masivas de formación estelar. Estas áreas probablemente representan el entorno en el que se formaron la mayoría de los sistemas planetarios. Para comprender la diversidad de los diferentes tipos de exoplanetas, los científicos deben comprender el impacto del medio ambiente en la formación de planetas.

El programa XUE apunta an un total de 15 discos en tres áreas de la Nebulosa de la Langosta (también conocida como NGC 6357), una gran nebulosa que se extiende a unos 5.500 años luz de la Tierra. La Nebulosa de la Langosta es uno de los complejos de formación estelar masiva más jóvenes y más cercanos, y alberga algunas de las estrellas más masivas de nuestra galaxia. Por ser más calientes, las estrellas masivas emiten más radiación ultravioleta (UV). Esto puede hacer que se disperse el gas, haciendo que la vida útil esperada del disco sea tan corta como un millón de años.

Ahora, gracias a Webb, los astrónomos pueden investigar cómo la radiación ultravioleta afecta las áreas interiores de los planetas terrestres que forman discos protoplanetarios alrededor de estrellas como nuestro Sol.

María Claudia Ramírez-Tannus, líder del equipo del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania, afirmó: “El Webb es el único telescopio con la resolución espacial y la sensibilidad necesaria para estudiar los discos de formación de planetas en regiones de formación de estrellas masivas”.

Los astrónomos utilizarán el espectrómetro de resolución media del instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del Webb para estudiar las propiedades físicas y la composición química de las regiones rocosas de los discos de formación de planetas en la Nebulosa de Langosta. Este primer hallazgo se enfoca en el disco protoplanetario XUE 1, que está en el cúmulo de estrellas Pismis 24.

El miembro del equipo Arjan Bik de la Universidad de Estocolmo en Suecia dijo: solo la resolución espectral y el rango de longitud de onda de MIRI permiten explorar el inventario molecular y las condiciones físicas del gas y polvo cálido donde se forman los planetas rocosos.

Los científicos creen que XUE 1 ha estado expuesto a altas cantidades de radiación ultravioleta a lo largo de su vida porque se encuentra cerca de varias estrellas masivas. Sin embargo, a pesar de esta situación extrema, el equipo aún encontró una variedad de moléculas que constituyen los componentes fundamentales de los planetas terrestres.

Rens Waters, miembro del equipo de la Universidad de Radboud en los Países Bajos, dijo: «Encontramos que el disco interno alrededor de XUE 1 es notablemente similar a las regiones cercanas de formación de estrellas». Hemos encontrado agua y otras moléculas como acetileno, cianuro de hidrógeno, dióxido de carbono y monóxido de carbono. Sin embargo, la emisión encontrada fue más débil de lo que algunos modelos anticiparon. Esto podría incluir un radio de disco exterior pequeño.

Lars Cuijpers de la Universidad de Radboud expresó su sorpresa y entusiasmo al mencionar que estas moléculas se han encontrado por primera vez en estas condiciones extremas. Además, el equipo descubrió una pequeña cantidad de polvo de silicato parcialmente cristalino en la superficie del disco. Se considera que estos son los componentes básicos de los planetas rocosos.

Estos hallazgos son positivos para la formación de planetas rocosos porque el equipo científico descubre que las condiciones del disco interno son similares a las de los discos ubicados en áreas cercanas de formación de estrellas (estos últimos están bien estudiados por la ciencia), donde solo se forman estrellas de baja masa. Esto indica que los planetas rocosos pueden formarse en una amplia gama de entornos de lo que se pensaba anteriormente.

Ramírez-Tannus afirma que el siguiente paso es determinar la frecuencia de la formación de planetas rocosos, ya que XUE 1 indica que existen las condiciones para ello. Para determinar la frecuencia con la que se pueden observar estas condiciones, observaremos otros discos en la misma zona.

REFERENCIAS

Web Space Telescope: https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2023/news-2023-152.html

XUE: Molecular Inventory in the Inner Region of an Extremely Irradiated Protoplanetary Disk: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad03f8