Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA para realizar la primera observación de agua y otras moléculas en las regiones del disco interior que forman los planetas rocosos, en uno de los entornos más extremos de nuestra galaxia.
Estos resultados sugieren que las condiciones para la formación de planetas rocosos que normalmente se encuentran en discos de regiones donde se forman estrellas de baja masa también pueden darse en regiones donde se forman estrellas masivas, y quizás en una gama más amplia de entornos, informa la Agencia Espacial Europea en The Astrophysical Journal.
Estos son los primeros resultados del programa eXtreme UV Environments (XUE) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, que se centra en caracterizar los discos de formación de planetas en regiones donde se están formando estrellas masivas. Es probable que estas regiones representen el entorno en el que se formaron la mayoría de los sistemas planetarios. Comprender la influencia del medio ambiente en la formación de planetas es importante para que los científicos puedan comprender la diversidad de las poblaciones de exoplanetas observadas.
Representación artística de un disco protoplanetario. ESA
El programa XUE apunta a un total de 15 discos en tres regiones 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 una de las regiones de formación estelar más jóvenes y cercanas, y contiene algunas de las estrellas más masivas de nuestra galaxia. Las estrellas masivas son más calientes y por lo tanto emiten más radiación ultravioleta (UV). Esto podría dispersar el gas en el disco, haciendo que su vida útil prevista sea de sólo un millón de años. Gracias a Webb, los astrónomos ahora pueden estudiar los efectos de la radiación UV en las regiones internas de los discos protoplanetarios formadores de planetas rocosos alrededor de estrellas como nuestro Sol.
«Webb es el único telescopio con la resolución espacial y la sensibilidad necesarias para estudiar los discos de formación de planetas en regiones donde se están formando 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 de formación de planetas rocosos en la Nebulosa de la Langosta utilizando el Espectrómetro de Resolución Media Webb (MRS) en el instrumento Mid-Infrared Imager (MIRI). Este primer resultado se centra en un disco protoplanetario llamado XUE 1, que se encuentra en el cúmulo estelar Pismis 24.
Disco protoplanetario XUE 1 (espectro de emisión MIRI: 13,3–15,5 μm). ESA
«Sólo el rango de longitud de onda y la resolución espectral de MIRI nos permiten investigar la composición molecular y las condiciones físicas del gas y el polvo cálidos donde se forman los planetas rocosos», afirmó el miembro del equipo Arjan Bik de la Universidad de Estocolmo en Suecia.
Debido a su ubicación cerca de varias estrellas masivas en NGC6357, los científicos esperan que XUE 1 haya estado continuamente expuesto a una fuerte radiación ultravioleta a lo largo de su vida. Sin embargo, en este entorno extremo, el equipo encontró una serie de moléculas que son los componentes básicos de los planetas rocosos.
«Descubrimos que el disco interno alrededor de XUE 1 es notablemente similar a los encontrados en regiones cercanas de formación estelar», dijo el miembro del equipo Rens Waters de la Universidad Radboud en los Países Bajos. Detectamos agua y otras moléculas como monóxido de carbono, dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno y acetileno. Sin embargo, la radiación detectada fue más débil de lo que predijeron algunos modelos. Esto podría indicar un radio pequeño del disco exterior.
«Estábamos sorprendidos y entusiasmados porque era la primera vez que se detectaban estas moléculas en condiciones tan extremas», añadió Lars Kuipers, de la Universidad de Radboud. El equipo también encontró evidencia de pequeños granos de polvo de silicato parcialmente cristalino en la superficie del disco. Se considera que son los componentes básicos de los planetas rocosos.
Disco protoplanetario XUE 1 (espectro de emisión MIRI: 4,95–5,15 μm). ESA
Estos resultados son una buena noticia para el campo de la formación de planetas rocosos, ya que el equipo descubrió que las condiciones en el disco interno se asemejan a las encontradas en discos bien estudiados ubicados en regiones cercanas de formación estelar 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.
El grupo señala que las observaciones restantes del programa XUE son fundamentales para establecer los puntos comunes de estas condiciones.
«XUE1 nos muestra que existen las condiciones para que se formen planetas rocosos, por lo que el siguiente paso es comprobar qué tan común es esto», afirma Ramírez-Tannus. «Observaremos otros discos en la misma región para determinar la frecuencia con la que se pueden observar estas condiciones».
Webb es el telescopio más grande y poderoso jamás lanzado al espacio. En virtud de un acuerdo de cooperación internacional, la ESA proporcionó el servicio de lanzamiento del telescopio utilizando el vehículo de lanzamiento Ariane 5. En colaboración con sus socios, la ESA fue responsable del desarrollo y la calificación de las adaptaciones de Ariane 5 para la misión Webb y de la adquisición de servicios de lanzamiento por parte de Arianespace. La ESA también proporcionó el potente espectrógrafo NIRSpec y el 50% del instrumento de infrarrojo medio MIRI, que fue diseñado y construido por un consorcio de institutos europeos financiados a nivel nacional (el Consorcio Europeo MIRI) en colaboración con el JPL y la Universidad de Arizona. Webb es una colaboración internacional entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
