Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de NASA/ESA, un equipo de astrónomos ha descubierto una rica diversidad de gases que contienen carbono y que sirven como ingredientes para la formación de planetas alrededor de estrellas de muy baja masa.
Los autores, que publican su estudio en Cienciahan estudiado las propiedades de un disco de formación de planetas alrededor de la joven estrella ISO ChaI-147. Los resultados revelan la composición de hidrocarburos más rico observado hasta la fecha en un disco protoplanetario y una abundancia relativamente baja de especies transportadoras de oxígeno.
En comparación con detecciones similares anteriores, este hallazgo confirma una tendencia de los discos alrededor de estrellas de muy baja masa a ser químicamente distinto de los que rodean estrellas más masivas similares al Sol. Esta circunstancia debería tener una influencia esencial en las atmósferas de los planetas que se forman en estos sistemas.
Los resultados revelan la composición de hidrocarburos más rica observada hasta la fecha en un disco protoplanetario
Los planetas que orbitan alrededor de estrellas jóvenes se forman en discos de gas y polvo. El proyecto MIRI Mid INfrared Disk Survey (MINDS) dirigido por Thomas Henningdel Instituto Max Planck de Astronomía (Heidelberg), tiene como objetivo estudiar una muestra representativa de discos.
Explorando su química y propiedades físicas con el instrumento. MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) A bordo del telescopio espacial James Webb, la colaboración MINDS busca relacionar estos discos con las propiedades de los planetas que podrían formarse en ellos. Así es como este equipo ha explorado los alrededores de ISO ChaI-147una estrella de muy baja masa, concretamente, 0,11 masas solares.
“Estas observaciones no son posibles desde la Tierra porque las emisiones de gases relevantes son absorbidas por su atmósfera”, explicó el autor principal. Aditya Arabhavide la Universidad de Groningen (Países Bajos).
Con la gran sensibilidad del Webb
“Anteriormente, sólo podíamos identificar la emisión de acetileno (C2h2) de este objeto. Sin embargo, la mayor sensibilidad del JWST y la resolución espectral de sus instrumentos nos permitieron detectar emisiones débiles de moléculas menos abundantes”, añade.
Los investigadores de MINDS encontraron gas a temperaturas de alrededor de 300 grados Kelvin, lo que equivale a unos 30 grados Celsius, altamente enriquecido en moléculas de carbono, pero carecen de especies ricas en oxígeno. Un ejemplo sorprendente de un disco rico en oxígeno es el PDS 70, donde el programa MINDS encontró recientemente grandes cantidades de vapor de agua.
Teniendo en cuenta observaciones anteriores, los astrónomos deducen que los discos alrededor estrellas de muy baja masa Evolucionan de manera diferente a los que se encuentran alrededor de estrellas más masivas, como el Sol. Dado que los entornos de estos discos establecen las condiciones bajo las cuales se forman nuevos planetas, cualquiera de ellos podría ser rocoso pero muy diferente de la Tierra en otros aspectos. aspectos.
Ilustración de un disco protoplanetario alrededor de una estrella de muy baja masa. / NASA/JPL Caltech/T. Pyle
La cantidad de material y su distribución en estos discos limita el número y tamaño de los planetas a los que el disco puede suministrar el material necesario. En consecuencia, las observaciones indican que los planetas rocosos de tamaño similar a la Tierra se forman de manera más eficiente que los gigantes gaseosos similares a Júpiter. En consecuencia, las estrellas de muy baja masa albergan, con diferencia, la mayor cantidad de planetas terrestres.
Es posible que las estrellas de muy baja masa no ofrezcan el mejor entorno para encontrar planetas similares a la Tierra
Aunque parece claro que los discos que rodean estrellas de muy baja masa contienen más carbono que oxígeno, el mecanismo de esto aún se desconoce. desequilibrio. La composición del disco es el resultado del enriquecimiento de carbono o la reducción de oxígeno. Si el carbono se enriquece, la causa probablemente sean las partículas sólidas del disco (esencialmente granos de polvo cuyo carbono se vaporiza y se libera en el componente gaseoso del disco.
Los granos de polvo, despojados de su carbono original, acaban formando cuerpos planetarios rocosos. Estos planetas serían pobres en carbono, como la Tierra. Sin embargo, es probable que la química basada en el carbono domine al menos sus atmósferas primarias proporcionadas por el gas del disco. Por lo tanto, es posible que las estrellas de muy baja masa no ofrezcan el mejor entorno para encontrar planetas similares a la Tierra.
el coautor María Morales Calderón., del Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC) comenta que “es una química muy diferente a la que vemos en otros discos más masivos. “Aún queda mucho trabajo por hacer en este y otros objetos menos masivos para entenderlo bien, pero es apasionante pensar cómo serían los planetas formados en estos entornos”.
Para identificar los gases en el disco, el equipo utilizó el espectrógrafo de MIRI para descomponer los radiación infrarroja recibido del disco en tramos de pequeños rangos de longitud de onda, similar a la luz solar dividida en un arco iris. De esta manera, el equipo aisló una gran cantidad de características espectrales individuales atribuidas a varias moléculas.
Primera detección extrasolar de etano
Como resultado, el disco observado contiene el química de hidrocarburos más rico visto hasta la fecha en un disco protoplanetario, que consta de 13 moléculas que contienen carbono hasta benceno (C6h6). Estos incluyen la primera detección extrasolar de etano (C2h6)el hidrocarburo completamente saturado más grande detectado fuera del sistema solar.
El equipo también detectó etileno (C2h4) punta (C3h4) y el radical metilo CH3 por primera vez en un disco protoplanetario. En cambio, los datos no contenían ninguna indicación de la presencia de agua o monóxido de carbono en el disco.
Tras este análisis, el equipo científico pretende ampliar su estudio a una muestra más amplia de discos de este tipo alrededor de estrellas de muy baja masa, para comprender mejor hasta qué punto son común estas regiones exóticas de formación de planetas terrestres ricas en carbono.
“Sólo una comparación con una gran muestra de objetos nos permitirá comprobar si ISO Cha-147 es un objeto anómalo o si, como esperamos, la naturaleza nos vuelve a demostrar que existe una extraordinaria diversidad de sistemas planetarios”, explica . David Barradootro de los investigadores involucrados en el análisis.
Suponer que el sistema solar representa un sistema planetario típico, influenciado por una visión antropocéntrica, ha resultado una y otra vez una aproximación limitada a la realidad.
David Barrado – CAB (INTA-CSIC)
“Supongamos que el Sistema solar representa un sistema planetario típico, influenciado por una visión antropocéntrica, ha demostrado una y otra vez que es una aproximación limitada a la realidad”, advierte Barrado, quien avanza: “El satélite PLATÓNque se pondrá en marcha dentro de un par de años y en el que tienen un papel muy relevante el Centro de Astrobiología y el INTA, entre otros centros españoles, mostrará hasta qué punto existen planetas similares a la Tierra en condiciones verdaderamente análogas”.
Referencia:
AM Arabhavi, I., et al. “Una fábrica de hidrocarburos alrededor de la estrella de muy baja masa ISO ChaI-147”, Ciencia, 2024
