El telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA acaba de resolver un enigma al demostrar un hallazgo controvertido realizado con el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA hace más de 20 años.
En 2003, el Hubble proporcionó evidencia de un planeta masivo alrededor de una estrella muy antigua, casi tan antigua como el universo. Estas estrellas poseen solo pequeñas cantidades de elementos más pesados que son los bloques de construcción de los planetas. Esto implica que se formó algún planeta cuando nuestro universo era muy joven, y esos planetas tuvieron tiempo de formarse y crecer dentro de sus discos primigenios, incluso más grandes que Júpiter. Pero, ¿cómo? Esto fue desconcertante.
Para responder a esta pregunta, los investigadores utilizaron el Webb para estudiar estrellas en una galaxia cercana que, al igual que el universo primitivo, carece de grandes cantidades de elementos pesados. Descubrieron que no solo algunas estrellas allí tienen discos de formación de planetas, sino que esos discos son más duraderos que los que se ven alrededor de estrellas jóvenes en nuestra galaxia, la Vía Láctea. El trabajo se publicó en The Astrophysical Journal.
«Con el Webb, tenemos una confirmación muy sólida de lo que vimos con el Hubble, y debemos repensar cómo modelamos la formación de planetas y la evolución temprana en el universo joven», dijo el líder del estudio Guido De Marchi del Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial de la ESA en Noordwijk, Países Bajos.
Un entorno diferente en los primeros tiempos
En el universo primitivo, las estrellas se formaron principalmente a partir de hidrógeno y helio, y muy pocos elementos más pesados como el carbono y el hierro, que llegaron más tarde a través de explosiones de supernovas.
«Los modelos actuales predicen que con tan pocos elementos más pesados, los discos alrededor de las estrellas tienen una vida corta, tan corta de hecho que los planetas no pueden crecer grandes», dijo la coinvestigadora del estudio Webb Elena Sabbi, científica jefa del Observatorio Gemini en el NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias en Tucson. «Pero el Hubble vio esos planetas, así que ¿qué pasa si los modelos no eran correctos y los discos podrían vivir más tiempo?»
Para probar esta idea, los científicos enfocaron a Webb en la Pequeña Nube de Magallanes, una galaxia enana que es una de las vecinas más cercanas de la Vía Láctea. En particular, examinaron el cúmulo masivo de formación estelar NGC 346, que también tiene una relativa falta de elementos más pesados. El cúmulo sirvió como un proxy cercano para estudiar entornos estelares con condiciones similares en el universo temprano y distante.
Las observaciones del Hubble de NGC 346 a mediados de la década de 2000 revelaron muchas estrellas de entre 20 y 30 millones de años que parecían tener todavía discos de formación planetaria a su alrededor. Esto iba en contra de la creencia convencional de que dichos discos se disiparían después de 2 o 3 millones de años.
«Los hallazgos del Hubble fueron controvertidos, no solo iban en contra de la evidencia empírica en nuestra galaxia sino también de los modelos actuales», dijo De Marchi. «Esto fue intrigante, pero sin una forma de obtener espectros de esas estrellas, no podíamos establecer realmente si estábamos presenciando una acreción genuina y la presencia de discos, o solo algunos efectos artificiales».
Ahora, gracias a la sensibilidad y resolución del telescopio Webb, los científicos tienen los primeros espectros de estrellas en formación similares al Sol y sus entornos inmediatos en una galaxia cercana.
«Vemos que estas estrellas están efectivamente rodeadas de discos y que todavía están en proceso de engullir material, incluso a la edad relativamente avanzada de 20 o 30 millones de años», dijo De Marchi. «Esto también implica que los planetas tienen más tiempo para formarse y crecer alrededor de estas estrellas que en las regiones de formación estelar cercanas en nuestra propia galaxia».
Una nueva forma de pensar
Este hallazgo refuta las predicciones teóricas previas de que cuando hay muy pocos elementos más pesados en el gas alrededor del disco, la estrella lo destruiría muy rápidamente. Por lo tanto, la vida del disco sería muy corta, incluso menos de un millón de años. Pero si un disco no permanece alrededor de la estrella el tiempo suficiente para que los granos de polvo se adhieran entre sí y se formen guijarros que se conviertan en el núcleo de un planeta, ¿cómo pueden formarse planetas?
Los investigadores explicaron que podría haber dos mecanismos distintos, o incluso una combinación, para que los discos formadores de planetas persistan en entornos escasos en elementos más pesados.
En primer lugar, para poder destruir el disco, la estrella aplica presión de radiación. Para que esta presión sea efectiva, los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio tendrían que residir en el gas. Pero el cúmulo estelar masivo NGC 346 solo tiene alrededor del 10% de los elementos más pesados que están presentes en la composición química de nuestro sol. Tal vez simplemente una estrella de este cúmulo tarda más en dispersar su disco.
La segunda posibilidad es que, para que una estrella similar al Sol se forme cuando hay pocos elementos más pesados, tendría que empezar a partir de una nube de gas más grande. Una nube de gas más grande producirá un disco más grande. Por lo tanto, hay más masa en el disco y, por lo tanto, tardaría más en desaparecer, incluso si la presión de radiación funcionara de la misma manera.
«Con más materia alrededor de las estrellas, la acreción dura más tiempo», dijo Sabbi. «Los discos tardan diez veces más en desaparecer. Esto tiene implicaciones para la forma en que se forma un planeta y el tipo de arquitectura de sistemas que puede tener en estos diferentes entornos. Es muy emocionante».
Con información de The Astrophysical Journal
Compártelo:
Descubre más desde SKYCR.ORG: NASA, exploración espacial y noticias astronómicas
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
