Astrónomos revelan un nuevo vínculo entre el agua y la formación de planetas

 

Imagen de ALMA del disco protoplanetario alrededor de HL Tauri. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Los investigadores han encontrado vapor de agua en el disco que rodea una estrella joven, exactamente donde se pueden estar formando planetas. El agua es un ingrediente clave para la vida en la Tierra y también se cree que desempeña un papel importante en la formación de planetas; sin embargo, hasta ahora, los astrónomos nunca han podido mapear cómo se distribuye el agua en un disco frío y estable, el tipo de disco que ofrece las condiciones más favorables para que se formen planetas alrededor de estrellas.

Por primera vez, los astrónomos han pesado la cantidad de vapor de agua alrededor de una estrella típica en formación de planetas.

Los nuevos hallazgos fueron posibles gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un conjunto de telescopios ubicados en el desierto chileno de Atacama. El Centro Jodrell Bank de Astrofísica de la Universidad de Manchester que alberga el Nodo del Centro Regional ALMA del Reino Unido (UK ARC).

La Dra. Anita Richards, miembro visitante principal de la Universidad de Manchester y anteriormente miembro del ARC del Reino Unido, desempeñó un papel clave en el grupo que verificó el funcionamiento del sistema receptor "Banda 5", que fue esencial para que ALMA produjera la información detallada. imagen del agua.

El Dr. Richards dijo: "Medir directamente la cantidad de vapor de agua donde se están formando los planetas nos acerca un paso más a comprender lo fácil que podría ser crear mundos con océanos: cuánta agua está adherida a las rocas aglomeradas, o si se agrega en su mayor parte". ¿Más tarde a un planeta casi completamente formado? Este tipo de observación necesita las condiciones más secas posibles y sólo podría realizarse con tanto detalle utilizando el sistema ALMA en Chile".

    El radiotelescopio ALMA . Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Las observaciones, publicadas en la revista Nature Astronomy, revelan al menos tres veces más agua que en todos los océanos de la Tierra en el disco interno de la joven estrella similar al sol HL Tauri, ubicada a 450 años luz de la Tierra en la constelación Tauro.

Stefano Facchini, astrónomo de la Universidad de Milán, Italia, que dirigió el estudio, dijo: "Nunca había imaginado que pudiéramos capturar una imagen de océanos de vapor de agua en la misma región donde probablemente se esté formando un planeta".

El coautor Leonardo Testi, astrónomo de la Universidad de Bolonia, Italia, añadió: "Es realmente notable que podamos no sólo detectar sino también capturar imágenes detalladas y resolver espacialmente el vapor de agua a una distancia de 450 años luz de nosotros. "

Estas observaciones con ALMA, que muestran detalles tan pequeños como un cabello humano a un kilómetro de distancia, permiten a los astrónomos determinar la distribución del agua en diferentes regiones del disco.

Se encontró una cantidad significativa de agua en la región donde existe una brecha conocida en el disco HL Tauri, un lugar donde potencialmente podría estar formándose un planeta. Se crean huecos radiales en discos ricos en gas y polvo al orbitar cuerpos jóvenes parecidos a planetas a medida que recogen material y crecen. Esto sugiere que este vapor de agua podría afectar la composición química de los planetas que se forman en esas regiones.

Pero observar el agua con un telescopio terrestre no es tarea fácil, ya que el abundante vapor de agua en la atmósfera terrestre degrada las señales astronómicas.

ALMA, operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), junto con sus socios internacionales, se encuentra a unos 5.000 metros de altura y está construido en un ambiente alto y seco específicamente para minimizar esta degradación, proporcionando condiciones de observación excepcionales. Hasta la fecha, ALMA es la única instalación capaz de mapear la distribución del agua en un disco frío en formación de planetas.

Los granos de polvo que forman un disco son las semillas de la formación de planetas, colisionando y agrupándose en cuerpos cada vez más grandes que orbitan alrededor de la estrella. Los astrónomos creen que donde hace suficiente frío como para que el agua se congele en partículas de polvo, las cosas se unen de manera más eficiente, un lugar ideal para la formación de planetas.

Los miembros del ARC del Reino Unido están contribuyendo a una importante mejora de ALMA, que con la entrada en funcionamiento del Extremely Large Telescope (ELT) de ESO en la próxima década, proporcionará vistas aún más nítidas de la formación de planetas y el papel que desempeña el agua en ella. En particular, METIS, el espectrógrafo y generador de imágenes de infrarrojo medio ELT, brindará a los astrónomos vistas incomparables de las regiones internas de los discos de formación de planetas, donde se forman planetas como la Tierra.

Fuente: Universidad de Manchester.

Más información: Observaciones resueltas de ALMA sobre agua en las unidades astronómicas internas del disco HL Tau, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02207-w

Información de la revista: Astronomía de la naturaleza