Astrónomos proporcionan la primera imagen detallada del hielo en un disco de formación planetaria
Por: Netherlands Research School for Astronomy.
06 de diciembre de 2023
El estudio de Sturm et al. Arriba a la izquierda: la región observada. Arriba a la derecha: detalles sobre la luz observada y la característica del hielo de agua. Abajo: un espectro que muestra picos y valles que resultan de diferentes moléculas. Crédito: Sturm et al.
El hielo es importante para la formación de planetas y cometas. Gracias al hielo, las partículas sólidas de polvo se agrupan en trozos más grandes, a partir de los cuales se forman planetas y cometas. Además, los impactos de los cometas que contienen hielo probablemente contribuyeron significativamente a la cantidad de agua en nuestra Tierra, formando sus mares. Este hielo también contiene átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno que son importantes en la formación de los componentes moleculares de la vida.
Sin embargo, nunca antes se había cartografiado en detalle el hielo de los discos de formación de planetas, esto se debe a que los telescopios terrestres se ven obstaculizados por nuestra atmósfera que contiene agua y a que otros telescopios espaciales no eran lo suficientemente grandes para detectar y resolver objetivos tan débiles. Por ello, un equipo internacional de astrónomos liderado por astrónomos de Países Bajos, utilizó los instrumentos del telescopio espacial James Webb (JWST) para realizar el primer inventario bidimensional de hielo en un disco de polvo y gas en formación de planetas que rodea a una estrella joven.
Los investigadores estudiaron la luz de la joven estrella HH 48 NE a medida que pasa a través de su disco de formación de planetas hacia el telescopio espacial. La estrella y el disco se encuentran a unos 600 años luz de la Tierra, en la constelación austral del Camaleón. El disco parece una hamburguesa, con una franja central oscura y dos lóbulos brillantes porque desde la Tierra se aprecian de canto. En su camino hacia el telescopio, la luz de las estrellas choca con muchas moléculas del disco. Esto crea espectros de absorción con picos específicos de cada molécula, la desventaja es que llega poca luz al telescopio, especialmente desde la parte más densa del disco en la zona oscura. Pero como el JWST es más sensible que cualquier otro telescopio, los bajos niveles de luz no suponen un problema.
Los investigadores observaron distintos picos de hielo de agua (H2O), hielo de dióxido de carbono (CO2) y hielo de monóxido de carbono (CO) en los espectros de absorción. Además, encontraron evidencia de hielo de amoníaco (NH3), cianato (OCN-), sulfuro de carbonilo (OCS) y dióxido de carbono pesado (13CO2). La proporción entre dióxido de carbono normal y dióxido de carbono pesado permitió a los investigadores calcular por primera vez cuánto dióxido de carbono hay en el disco. Uno de los resultados interesantes fue que el hielo de CO que detectaron los investigadores puede mezclarse con CO2 menos volátil y hielo de agua, lo que le permitirá permanecer congelado más cerca de la estrella de lo que se pensaba anteriormente.
"El mapeo directo del hielo en un disco de formación de planetas proporciona información importante para estudios de modelado que ayudan a comprender mejor la formación de nuestra Tierra, otros planetas de nuestro sistema solar y alrededor de otras estrellas. Con esas observaciones, ahora podemos comenzar a hacer afirmaciones más firmes sobre la física y la química de la formación de estrellas y planetas", afirma el autor principal del estudio, Ardjan Sturm (Universidad de Leiden, Países Bajos).
"En 2016, creamos uno de los primeros programas de investigación del JWST, Ice Age. Queríamos estudiar cómo evolucionan los componentes helados de la vida en el viaje desde sus orígenes en las frías nubes interestelares hasta las regiones de formación de cometas en los sistemas planetarios jóvenes. Ahora los resultados están empezando a llegar. Es un momento realmente emocionante", afirma la coautora Melissa McClure (Universidad de Leiden), que dirige el programa de investigación y publicó las primeras observaciones de hielo en nubes moleculares en enero de 2023.
El equipo de Ice Age estudiará espectros más extensos del mismo disco de formación de planetas en un futuro próximo. Además, ahora pueden observar otros discos de formación de planetas. Si el hallazgo sobre las mezclas de hielo de CO se mantiene, esto modificaría la comprensión actual de las composiciones planetarias, lo que podría conducir a más planetas ricos en carbono más cerca de la estrella. En última instancia, los investigadores pretenden aprender más sobre las vías de formación y la composición resultante de planetas, asteroides y cometas.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-12-astronomers-picture-ice-planet-forming-disk.html