Ciencias

Un disco planetario en la Nebulosa de Orión destruye y repone océanos de agua cada mes

Los discos de formación de planetas son lugares de actividad caótica. No sólo los planetesimales chocan para formar mundos más grandes, sino que ahora parece que el proceso implica el reciclaje destructivo de agua dentro de un disco. Esa es la conclusión de los científicos que estudian los datos JWST de un vivero planetario llamado d203-506 en la Nebulosa de Orión.

Los datos que estudiaron sugieren que se crea y repone una cantidad de agua equivalente a todos los océanos de la Tierra en un período de tiempo relativamente corto: alrededor de un mes. Según la colíder del estudio, Els Peeters, de la Western University de Canadá, fue relativamente fácil descubrir este proceso en el disco protoplanetario. «Este descubrimiento se basó en una pequeña fracción de nuestros datos espectroscópicos», dijo. «Es emocionante que tengamos muchos más datos para extraer y no puedo esperar a ver qué más podemos encontrar».

La Nebulosa de Orión es una vasta región activa de formación de estrellas y planetas y el disco protoplanetario d203-506 se encuentra en su interior, a una distancia de unos 1.350 años luz de la Tierra. Los astrónomos estudian la nebulosa para comprender todos los aspectos del nacimiento de una estrella, ya que allí hay muchas estrellas recién nacidas. Además, muchos están rodeados de discos de gas y polvo, llamados discos protoplanetarios (proplyds para abreviar). Estas regiones son lugares excelentes para observar los procesos de formación planetaria y, en particular, la interacción entre las estrellas jóvenes y sus discos.

La Nebulosa de Orión es uno de los objetos más estudiados del cielo. Muchas de sus protoestrellas y discos planetarios probablemente contengan agua de alguna forma. Imagen: NASA

El ciclo del agua de un Proplyd

Todos sabemos que el agua es un ingrediente importante para la vida. Ciertamente jugó un papel en la creación y mantenimiento de la vida en nuestro planeta. Resulta que el agua es una fracción significativa de los materiales contenidos en un material. En el joven Sistema Solar, el agua existía en todo nuestro planeta mucho antes de que se formara cualquiera de los planetas, principalmente en su forma helada, ya sea como cuerpos helados o atrapada en asteroides y planetesimales. También existe en el espacio interestelar.

Esta vista del horizonte de la Tierra fue tomada por un miembro de la tripulación de la Expedición 7 a bordo de la Estación Espacial Internacional, utilizando una lente gran angular mientras la Estación estaba sobre el Océano Pacífico.  Un nuevo estudio sugiere que no toda el agua de la Tierra provino de cometas, sino que probablemente también provino de planetesimales ricos en agua.  Crédito: NASA
Esta vista del horizonte de la Tierra desde un miembro de la tripulación de la Expedición 7 a bordo de la Estación Espacial Internacional. Un nuevo estudio sugiere que no toda el agua de la Tierra provino de cometas, sino que probablemente también provino de planetesimales ricos en agua. Crédito: NASA

La mayor parte del agua de la Tierra llegó al planeta en formación durante millones de años. Se derritió o fue liberado para formar los océanos, ríos y lagos que vemos hoy. Pero una fracción del agua en el disco natal de nuestro sistema probablemente experimentó un ciclo de “congelación-descongelación” dentro del disco. Esto sucedió cuando el Sistema Solar todavía era sólo un disco de gas y polvo. Básicamente, el agua se destruyó y luego se reformó a temperaturas más altas.

Ya no podemos ver este efecto en nuestro sistema. Pero los astrónomos pueden apuntar telescopios a otros proplyds para ver si allí ocurre el mismo proceso. Eso es lo que hicieron Peeters y su equipo. Utilizaron JWST para analizar d203-506. Allí, estrellas jóvenes y brillantes inundan las regiones proplyd cercanas con intensa radiación ultravioleta. Los rayos UV descomponen las moléculas de agua para formar moléculas de hidroxilo y este proceso también libera luz infrarroja. JWST puede buscar esta luz e informar cuánto hidroxilo hay en la nube de nacimiento. El equipo estima que el proceso en d203-506 destruye y repone regularmente aproximadamente el equivalente a los océanos de la Tierra cada mes.

Implicaciones de la formación del Sistema Solar

El sistema d203-506 está formando actualmente nuevos mundos, pero comenzó como una nube de gas y polvo sin estrellas. Así es exactamente como comenzó nuestro Sistema Solar: como una nube de gas y polvo hace más de 4.500 millones de años. La nube a partir de la cual se formó era una nebulosa fría y oscura que contenía cierta cantidad de hielo de agua o material rico en agua. Algo empujó a la nube a fusionarse en una región de mayor densidad y continuó encogiéndose bajo la fuerza de la gravedad. Las temperaturas aumentaron y finalmente comenzó a formarse una protoestrella. La radiación ultravioleta del Sol irradió la nube de nacimiento, y esto condujo a una actividad similar de destrucción y reposición de agua. El calor y la radiación del Sol también obligaron a elementos más ligeros a migrar a regiones más frías del sistema.

Por lo tanto, d203-506 es un excelente análogo para estudiar el ciclo del agua en el Sistema Solar temprano. Según los datos del JWST, es muy probable que el agua de los océanos de la Tierra haya pasado por el mismo proceso. Finalmente, esta agua llegó a los planetesimales y cuerpos helados que ayudaron a formar los mundos del Sistema Solar.

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Los cuerpos helados del sistema solar exterior probablemente no hayan experimentado los mismos extremos de calentamiento, destrucción y reemplazo. Esto se debe a que migraron (o ya existían) a distancias suficientemente grandes como para que la irradiación del Sol no tuviera el mismo efecto. Ésa es una de las razones por las que los científicos planetarios también están interesados ​​en tomar muestras de estos cuerpos distantes. Sus hielos de agua “primordiales” son una buena muestra de cómo eran las condiciones en la nebulosa original antes de que se fusionara para formar el Sol y los planetas.

Para más información

Los investigadores descubren la destrucción mensual del valor del agua del océano en la nebulosa de Orión
OH como sonda del ciclo del agua caliente en discos de formación de planetas (enlace del diario)
OH como sonda del ciclo del agua caliente en discos de formación de planetas (enlace arXiv)

Prudencia Febo

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