Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el Telescopio Espacial James Webb de la NASA para proporcionar la primera observación del agua y otras moléculas en las regiones rocosas interiores de un disco, altamente irradiadas, donde se forman planetas, en uno de los ambientes más extremos de nuestra galaxia. Estos resultados sugieren que las condiciones para la formación de planetas terrestres pueden ocurrir en una gama de entornos posiblemente más amplia de lo que se pensaba anteriormente.
Imagen: Disco protoplanetario (concepto artístico)
Esta es la impresión artística de una estrella joven rodeada por un disco protoplanetario en el que se están formando planetas. ESO/L. Calzada
Estos son los primeros resultados del programa del Telescopio Espacial James Webb de Entornos Ultravioletas Extremos (XUE), que se centra en la caracterización de discos de formación de planetas (vastas nubes giratorias de gas, polvo y trozos de roca donde se forman y evolucionan los planetas) en regiones masivas de formación estelar. Es probable que estas regiones sean representativas del entorno en el que se formaron la mayoría de los sistemas planetarios. Comprender el impacto del medio ambiente en la formación de planetas es importante para que los científicos obtengan información sobre la diversidad de los diferentes tipos de exoplanetas.
El programa XUE apunta a un total de 15 discos en tres áreas de la Nebulosa de la Langosta (también conocida como NGC 6357), una gran nebulosa de emisión a unos 5.500 años luz de la Tierra en la constelación de Escorpio. 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. Las estrellas masivas son más calientes y, por tanto, emiten más radiación ultravioleta (UV). Esto puede dispersar el gas, haciendo que la vida útil esperada del disco sea tan corta como un millón de años. Gracias a Webb, los astrónomos ahora pueden estudiar el efecto de la radiación ultravioleta en las regiones rocosas internas que forman los discos protoplanetarios alrededor de estrellas como nuestro Sol.
“Webb es el único telescopio con la resolución espacial y la sensibilidad para estudiar los discos de formación de planetas en regiones de formación de estrellas masivas”, dijo la líder del equipo María Claudia Ramírez-Tannus del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania.
Los astrónomos pretenden caracterizar las propiedades físicas y la composición química de las regiones rocosas de los discos de formación de planetas en la Nebulosa de la Langosta utilizando el espectrómetro de resolución media del instrumento de infrarrojo medio ( MIRI ) de Webb. Este primer resultado se centra en el disco protoplanetario denominado XUE 1, que se encuentra en el cúmulo de estrellas Pismis 24.
“Sólo el rango de longitud de onda y la resolución espectral de MIRI nos permiten sondear el inventario molecular y las condiciones físicas del gas y polvo cálido donde se forman los planetas rocosos”, añadió el miembro del equipo Arjan Bik de la Universidad de Estocolmo en Suecia.
Imagen: El espectro XUE 1 detecta agua
Debido a su ubicación cerca de varias estrellas masivas en NGC 6357, los científicos esperan que XUE 1 haya estado constantemente expuesto a altas cantidades de radiación ultravioleta a lo largo de su vida. Sin embargo, en este entorno extremo, el equipo aún detectó una variedad de moléculas que son los componentes básicos de los planetas rocosos.
“Encontramos que el disco interno alrededor de XUE 1 es notablemente similar a los de las regiones cercanas de formación de estrellas”, dijo el miembro del equipo Rens Waters de la Universidad de Radboud en los Países Bajos. “Hemos detectado agua y otras moléculas como monóxido de carbono, dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno y acetileno. Sin embargo, la emisión encontrada fue más débil de lo que predijeron algunos modelos. Esto podría implicar un pequeño radio de disco exterior”.
“Estábamos sorprendidos y emocionados porque es la primera vez que estas moléculas se detectan en estas condiciones extremas”, añadió Lars Cuijpers de la Universidad de Radboud. El equipo también encontró un pequeño polvo de silicato parcialmente cristalino en la superficie del disco. Se considera que estos son los componentes básicos de los planetas rocosos.
Estos resultados son buenas noticias para la formación de planetas rocosos, ya que el equipo científico descubre que las condiciones en el disco interno se parecen a las que se encuentran en los discos bien estudiados ubicados en regiones cercanas de formación de estrellas, donde solo se forman estrellas de baja masa. Esto sugiere que los planetas rocosos pueden formarse en una gama de entornos mucho más amplia de lo que se creía anteriormente.
Imagen: XUE 1 Spectrum detecta CO
Este espectro muestra datos del disco protoplanetario denominado XUE 1, que se encuentra en el cúmulo de estrellas Pismis 24. Presenta las firmas observadas de monóxido de carbono que abarcan entre 4,95 y 5,15 micrones.
El equipo señala que las observaciones restantes del programa XUE son cruciales para establecer los puntos comunes de estas condiciones.
“XUE 1 nos muestra que existen las condiciones para formar planetas rocosos, por lo que el siguiente paso es comprobar qué tan común es esto”, dijo Ramírez-Tannus. “Observaremos otros discos en la misma región para determinar la frecuencia con la que se pueden observar estas condiciones”.
Estos resultados han sido publicados en The Astrophysical Journal .
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb está resolviendo misterios en nuestro sistema solar, mirando más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas, y explorando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.
