MADRID, 16 Jun. (EUROPA PRESS) -
Un equipo internacional de científicos ha logrado la medición más precisa de los gases que giran alrededor de estrellas jóvenes y cómo su masa cambia con el tiempo.
Este descubrimiento une muchas piezas de un rompecabezas que, según astrónomos de la Universidad de Wisconsin-Madison que lideraron la investigación, podría revelar qué tipos de planetas se forman -planetas rocosos similares a la Tierra, gigantes gaseosos como Júpiter o bolas de hielo con el molde de Neptuno- a medida que maduran los sistemas estelares.
Los investigadores utilizaron un conjunto de 66 radiotelescopios masivos, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ubicado a 4.800 metros de altura en la Cordillera de los Andes chilenos, para estudiar los discos de gas que giran en la gravedad de cada una de 30 estrellas jóvenes. Para saber qué tipo de planetas y cuántos puede haber en un sistema, el requisito fundamental es comprender la masa del disco que rodea a la estrella joven. A estos discos los llamamos discos protoplanetarios, afirma Ke Zhang, profesor de astronomía en la Universidad de Wisconsin-Madison y líder del Sondeo ALMA sobre la Evolución del Gas en Discos Protoplanetarios.
Las estrellas en las que se centraron los investigadores tenían entre menos de un millón de años y más de cinco millones. Puede parecer antiguo, pero aún son años incipientes para una estrella.
Nuestro sistema solar tiene unos 4.500 millones de años, afirma Zhang en un comunicado. "Por lo tanto, estos sistemas de tan solo unos pocos millones de años son en realidad solo bebés".
Es probable que las estrellas jóvenes comiencen aferrándose a discos protoplanetarios que, en masa, están compuestos por aproximadamente un 1 % de polvo y un 99 % de gas, principalmente hidrógeno y helio.
Leon Trapman, investigador postdoctoral de la Universidad de Wisconsin-Madison en el laboratorio de Zhang durante el estudio, dirigió el análisis de la radiación electromagnética emitida por los discos, comparando las características de varias moléculas de gas para obtener una medición sin precedentes de sus masas. Estudios previos se habían basado en una proporción fija de monóxido de carbono (una molécula poco abundante en los discos, pero fácil de detectar con un radiotelescopio) con respecto al hidrógeno, mucho más abundante.
El nuevo estudio empleó un método más preciso. Al rastrear la intensidad de la característica de las moléculas de un ion, N2H+, cuya cantidad aumenta a medida que disminuye el monóxido de carbono, Trapman y sus colaboradores pudieron explicar cómo cambia el contenido de gas de los discos durante sus primeros millones de años.
"Ahora podemos observar que la masa de gas disminuye muy rápidamente durante el primer millón de años de los discos protoplanetarios y que luego disminuye lentamente, mientras que la masa de polvo probablemente disminuye de forma constante con el tiempo", afirma Zhang en un comunicado. Así pues, si se quiere formar gigantes gaseosos como Júpiter, hay que trabajar en ello mientras aún hay más gas, y eso supone solo unos pocos millones de años.
El proceso de formación de planetas rocosos, como el nuestro, puede desarrollarse a un ritmo más lento a lo largo de cientos de millones de años, gracias a la persistencia del polvo del que están hechos.
Los nuevos hallazgos, que pronto se publicarán en un número especial de The Astrophysical Journal junto con una serie de otros resultados del proyecto, también sugieren que los gases perdidos de los discos de las estrellas jóvenes podrían ser "arrastrados" por una especie de viento de disco. Cuando las moléculas de gas cruzan las líneas del campo magnético en el espacio, pueden ser aceleradas fuera de su órbita y desprenderse de los discos. El trabajo está actualmente disponible en el servidor de preimpresiones de arXiv.
Ahora, Zhang y sus colaboradores se centrarán en medir la composición química de la región más interna de los discos protoplanetarios, donde se formarían planetas rocosos como la Tierra. El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es más eficaz que el conjunto Atacama para rastrear materiales calientes en la región interna del disco, y los investigadores adquirieron recientemente datos del JWST sobre sus 30 discos objetivo.
"Con estos datos, podemos observar los materiales cercanos al disco, que es donde creemos que se forman los planetas rocosos", afirma Zhang. "Si observamos la composición química de materiales como el agua y la materia orgánica, podemos comprender cómo cambian a lo largo de la evolución de los discos".