Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial James Webb de la NASA para estudiar el disco de gas y polvo alrededor de una estrella joven de muy baja masa. Los resultados revelan la mayor cantidad de moléculas que contienen carbono observadas hasta la fecha en un disco de este tipo. Estos hallazgos tienen implicaciones para la composición potencial de cualquier planeta que pueda formarse alrededor de esta estrella.
Los planetas rocosos tienen más probabilidades que los gigantes gaseosos de formarse alrededor de estrellas de baja masa, lo que los convierte en los planetas más comunes alrededor de las estrellas más comunes de nuestra galaxia. Se sabe poco sobre la química de estos mundos, que pueden ser similares o muy diferentes a la Tierra. Al estudiar los discos a partir de los cuales se forman dichos planetas, los astrónomos esperan comprender mejor el proceso de formación de los planetas y las composiciones de los planetas resultantes.
Los discos de formación de planetas alrededor de estrellas de muy baja masa son difíciles de estudiar porque son más pequeños y más débiles que los discos alrededor de estrellas de gran masa. Un programa llamado MIRI (Mid-Infrared Instrument) Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) tiene como objetivo utilizar las capacidades únicas de Webb para construir un puente entre el inventario químico de los discos y las propiedades de los exoplanetas.
«Webb tiene mejor sensibilidad y resolución espectral que los telescopios espaciales infrarrojos anteriores», explicó el autor principal Aditya Arabhavi de la Universidad de Groningen en los Países Bajos. «Estas observaciones no son posibles desde la Tierra porque las emisiones del disco están bloqueadas por nuestra atmósfera».
En un nuevo estudio, este equipo exploró la región alrededor de una estrella de muy baja masa conocida como ISO-ChaI 147, una estrella de entre 1 y 2 millones de años que pesa sólo 0,11 veces más que el Sol. El espectro revelado por el MIRI de Webb muestra la química de hidrocarburos más rica vista hasta la fecha en un disco protoplanetario: un total de 13 moléculas diferentes que contienen carbono. Los hallazgos del equipo incluyen la primera detección de etano (C2H6) fuera de nuestro sistema solar, así como etileno (C2H4), propino (C3H4) y el radical metilo CH3.
«Estas moléculas ya han sido detectadas en nuestro sistema solar, como en cometas como 67P/Churyumov-Gerasimenko y C/2014 Q2 (Lovejoy)», añadió Arabhavi. “Webb nos permitió comprender que estas moléculas de hidrocarburos no sólo son diversas sino también abundantes. Es sorprendente que ahora podamos ver la danza de estas moléculas en las cunas planetarias. Es un entorno de formación de planetas muy diferente al que normalmente imaginamos”.
Imagen B: Disco protoplanetario de ISO-ChaI 147 (espectro de emisión MIRI)
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- El espectro de la estrella ISO-ChaI 147 revelado por el MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) del telescopio espacial James Webb de la NASA muestra la química de hidrocarburos más rica vista hasta la fecha en un disco protoplanetario, que consta de 13 moléculas que contienen carbono. Esto incluye la primera detección extrasolar de etano (C2H6). El equipo también detectó con éxito etileno (C2H4), propino (C3H4) y el radical metilo CH3, por primera vez en un disco protoplanetario. NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
El equipo indica que estos resultados tienen grandes implicaciones para la química del disco interior y los planetas que podrían formarse allí. Dado que Webb reveló que el gas en el disco es tan rico en carbono, es probable que quede poco carbono en los materiales sólidos a partir de los cuales se formarían los planetas. Como resultado, los planetas que podrían formarse allí podrían, en última instancia, ser pobres en carbono. (La Tierra misma se considera pobre en carbono).
«Esto es profundamente diferente de la composición que vemos en los discos alrededor de estrellas de tipo solar, donde dominan las moléculas portadoras de oxígeno como el agua y el dióxido de carbono», añadió Inga Kamp, miembro del equipo, también de la Universidad de Groningen. «Este objeto establece que se trata de una clase única de objetos».
«Es increíble que podamos detectar y cuantificar la cantidad de moléculas que conocemos bien en la Tierra, como el benceno, en un objeto que está a más de 600 años luz de distancia», añadió Agnés Perrin, miembro del equipo del Centro Nacional de la Investigación Científica. en Francia.
A continuación, el equipo científico pretende ampliar su estudio a una muestra más grande de estos discos alrededor de estrellas de muy baja masa para desarrollar su comprensión de cuán comunes o exóticas son estas regiones terrestres ricas en carbono donde se forman planetas. «La ampliación de nuestro estudio también nos permitirá comprender mejor cómo se pueden formar estas moléculas», explicó el miembro del equipo e investigador principal del programa MINDS, Thomas Henning, del Instituto Max-Planck de Astronomía en Alemania. «Varias características de los datos de Webb aún no están identificadas, por lo que se requiere más espectroscopia para interpretar completamente nuestras observaciones».
Este trabajo también destaca la necesidad crucial de que los científicos colaboren en todas las disciplinas. El equipo señala que estos resultados y los datos que los acompañan pueden contribuir a otros campos, incluida la física teórica, la química y la astroquímica, para interpretar los espectros e investigar nuevas características en este rango de longitudes de onda.
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 CSA (Agencia Espacial Canadiense).
