Descubren en discos estelares océanos de vapor de agua disponibles en la formación de planetas

Es una especie de proceso circular el del progreso del conocimiento. El conocimiento de nuestro sistema solar sirve como guía para comprender otros sistemas planetarios. Por el contrario, lo que estamos descubriendo sobre otros sistemas planetarios nos permite comprender mejor el origen y la evolución de nuestro sistema solar.

Durante años nos hemos preguntado sobre el origen del agua en la Tierra, si fue de origen meteórico, es decir, transportada a la Tierra, tras su formación, debido al bombardeo de cometas ricos en agua. O, alternativamente, se supuso que había estado presente en el interior y luego liberado a la superficie.

Las observaciones de los discos contribuyen notablemente a comprender el origen del agua en los planetas.

¿Qué son los discos protoestelares?

Los discos protoestelares son estructuras aplanadas (por eso se llaman discos) formadas por gas y polvo, y giran alrededor de su protoestrella. Tanto la estrella como el disco se forman al mismo tiempo, durante el primer millón de años de vida, el disco continúa liberando gas y polvo a la estrella, aumentando su masa (por eso se llaman discos de acreción).

Todas las estrellas se forman junto con su propio disco de acreción. Este disco tiene una vida corta y al cabo de unos millones de años desaparece por completo o queda reducido a un disco de fragmentos rocosos, similar al cinturón de Kuiper del sistema solar.

Es en este disco de acreción donde se produce la formación de exoplanetas. Se cree que los planetas gaseosos (similares a nuestro Júpiter) se forman a partir del colapso gravitacional de gas y polvo. Su formación dentro del disco es una versión a menor escala de la formación a mayor escala de la estrella dentro de su nube molecular. Se cree que los planetas rocosos (similares a la Tierra) se forman principalmente por acreción, es decir, tras sucesivas colisiones y fusiones entre fragmentos rocosos, hasta el punto de formar primero planetesimales y luego objetos de dimensiones planetarias.

Durante el proceso de formación, el exoplaneta, al girar alrededor de su estrella, "cava" verdaderos surcos dentro del disco. En pocas palabras, incorpora y barre en parte todo el gas y el polvo que se encuentran a lo largo de su órbita, dejando una especie de anillo circular "vacío" en el interior del disco.

Estos surcos, llamados “huecos de disco”, se observan comúnmente en los discos protoestelares. Son evidencia indirecta de la posible presencia de un planeta. Las estrellas en las que se observa un disco hueco son las mejores candidatas para el descubrimiento de exoplanetas muy jóvenes.

Gas, polvo y agua son los ingredientes para la formación

Los exoplanetas se forman con el gas y el polvo presentes en el disco. Por tanto, tendrán la misma composición química que el disco, o más precisamente, aquella región del disco en la que se están formando (pudiendo la composición química del disco ser no homogénea).

Actualmente, los instrumentos de alta resolución espacial permiten cartografiar la composición química de los discos protoestelares. Los resultados que está obteniendo el telescopio ALMA gracias a sus observaciones multibanda en el nivel submilimétrico son excepcionales.

El telescopio observa en 5 bandas espectrales diferentes, todas en la región milimétrica y submilimétrica. Una banda en particular (Banda 5) es capaz de detectar la presencia de agua.

Lo que se descubrió en el álbum de HL Tau

Al observar la jovencísima estrella HL Tau, en la constelación de Tauro, los astrónomos, gracias al potencial del telescopio ALMA, descubrieron una inmensa cantidad de vapor de agua o más bien "océanos de vapor de agua", como dice Stefano Facchini, de la Universidad. de Milán, primer autor del estudio presentado en la revista Nature Astronomy.

Lo que hace excepcional este resultado es también el hecho de que esta inmensa cantidad de agua se encontró en el disco de la estrella y, precisamente, en esa zona, "la brecha", donde probablemente se está formando un exoplaneta.

Así, existe evidencia clara de la disponibilidad de inmensas cantidades de agua en el proceso de formación de planetas. Este vapor de agua no sólo representa una reserva para el planeta recién nacido, sino que probablemente desempeña un papel clave en el propio proceso de formación de exoplanetas.

¡Pero HL Tau no es el primer caso! Recientemente, el telescopio James Webb también reveló la presencia de agua en el disco de la estrella PDS 70. Esta estrella, a diferencia de HL Tau, ciertamente tiene dos planetas, que se encuentran dentro del surco que han excavado dentro del disco y por donde sale vapor de agua. se encuentra en grandes cantidades.

Durante años nos hemos preguntado sobre el origen del agua en la Tierra, si era de origen meteórico, es decir, transportada a la Tierra tras su formación debido al bombardeo de cometas ricos en agua. O, alternativamente, se supuso que había estado presente en el interior y luego liberado a la superficie.

Estas observaciones de sistemas extrasolares son valiosas porque nos dicen mucho sobre cuál podría haber sido el origen del agua en la Tierra.