El telescopio espacial James Webb detectó vapor de agua en discos que forman planetas

Agua por todas partes. No en gotas, sino como vapor. Los científicos que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA para revolucionar el campo astronómico internacional, ahora han descubierto este vital elemento: discos de los que nacen futuros planetas.

En el nuevo estudio publicado en Nature, los investigadores se centraron en la joven estrella PDS 70, ubicada a unos 370 años luz de la Tierra y en la que en su cercanía se están formando dichos planetas.

“PDS 70 es una estrella similar a nuestro Sol, solo que más joven y más fría. Al observarla, podemos rastrear cómo se formaron los planetas de nuestro sistema solar y cuál era su composición química antes de que se formaran por completo”, explicó la autora principal del estudio, Giulia Perotti, astrofísica del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania.

Usando el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) en el telescopio espacial James Webb de la NASA, los científicos descubrieron agua cerca del centro del disco de gas y polvo que forma planetas que rodea a PDS 70, en forma de vapor caliente a una temperatura de aproximadamente 330 grados C. “Nuestro resultado muestra que el agua está presente en el disco interno de este sistema icónico donde se pueden estar reuniendo planetas similares a la Tierra”, dijo Perotti.

En nuestro sistema solar, esta zona central es donde se formaron la Tierra y los demás planetas rocosos. Estos nuevos hallazgos sugieren que cualquier planeta rocoso que se origine en la zona central de PDS 70 se extraería de una reserva sustancial de agua, mejorando sus cambios de habitabilidad más adelante.

PDS 70 es el primer disco de formación de planetas relativamente antiguo donde los científicos han descubierto agua. Investigaciones anteriores no pudieron detectar agua en las regiones centrales de discos de edad similar, lo que llevó a los astrónomos a especular que la fuerte radiación de las estrellas recién nacidas podría destruir casi toda el agua. Pero estos nuevos hallazgos desafían esa idea.

“En el sistema PDS 70, hay bastante agua disponible durante el proceso de formación de planetas rocosos”, dijo el coautor del estudio, Thomas Henning, astrofísico y director gerente del Instituto Max Planck de Astronomía. Hasta ahora, los científicos no han detectado ningún planeta cerca del centro del disco de PDS 70. Descubrir cualquiera de esos mundos requiere telescopios más grandes, como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, señaló Henning.

Aun así, han detectado dos planetas gigantes gaseosos más lejos, denominados PDS 70 b y c. La influencia gravitatoria de estos mundos gigantes en realidad impide la entrada de roca rica en hielo desde las partes exteriores del disco hasta su centro, dijo Henning.

Una posible explicación para la presencia de esta agua es que fue un remanente de una nebulosa rica en este líquido que dio origen al sistema PDS 70, con polvo y otros materiales en la zona de formación de planetas que potencialmente protegen esta agua de la radiación destructiva de la estrella, dijeron los investigadores. Otra posibilidad es que el oxígeno y el gas de hidrógeno que ingresan a los bordes exteriores del disco PDS 70 se hayan combinado para formar vapor de agua que, a su vez, podría acercarse más a la estrella.

La investigación futura podría examinar más discos de formación de planetas alrededor de estrellas jóvenes para ver si PDS 70 es una excepción inusual, dijo Perotti.

El descubrimiento plantea la cuestión de dónde provino el agua. El equipo de MINDS consideró dos escenarios diferentes para explicar su hallazgo.

Una posibilidad es que las moléculas de agua se estén formando en el lugar donde las detectamos, a medida que se combinan los átomos de hidrógeno y oxígeno. Una segunda posibilidad es que las partículas de polvo recubiertas de hielo se transporten desde el disco exterior frío al disco interior caliente, donde el hielo de agua se sublima y se convierte en vapor. Tal sistema de transporte sería sorprendente, ya que el polvo tendría que cruzar la gran brecha abierta por los dos planetas gigantes.

Otra pregunta que plantea el descubrimiento es cómo el agua podría sobrevivir tan cerca de la estrella, cuando la luz ultravioleta de la estrella debería romper las moléculas de agua. Lo más probable es que el material circundante, como el polvo y otras moléculas de agua, sirva como escudo protector. Como resultado, el agua detectada en el disco interior del PDS 70 podría sobrevivir a la destrucción.

En última instancia, el equipo utilizará dos instrumentos más de Webb, NIRCam (Cámara de infrarrojo cercano) y NIRSpec (Espectrógrafo de infrarrojo cercano) para estudiar el sistema PDS 70 en un esfuerzo por obtener una comprensión aún mayor.

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