Océanos de vapor de agua en un disco del que pueden surgir planetas

En el disco que rodea una estrella joven, exactamente en la zona en la que pueden estar formándose planetas, un equipo de investigadores e investigadoras ha detectado vapor de agua, un elemento clave para la vida en nuestro planeta.

La comunidad científica también piensa que esta molécula desempeña un papel relevante en la formación planetaria, pero hasta ahora no se había podido mapear cómo se distribuye en un disco estable y frío (el tipo que ofrece las condiciones más favorables para que se formen planetas alrededor de las estrellas).

«Nunca imaginé que podríamos captar una imagen de océanos de vapor de agua en la misma región donde probablemente se está formando un planeta», declara Stefano Facchini, astrónomo de la Universidad de Milán (Italia) que ha dirigido este estudio, publicado en la revista Nature Astronomy.

Nunca imaginé que podríamos captar una imagen de océanos de vapor de agua en la misma región donde probablemente se está formando un planeta

Stefano Facchini (Universidad de Milán)

En el disco interior de la joven estrella HL Tauri, similar al Sol y ubicada a 450 años luz de distancia de la Tierra (en la constelación de Tauro), las observaciones han revelado la presencia de al menos tres veces más agua que en todos los océanos de la Tierra.

«Es realmente impactante que no solo podamos detectar, sino también captar imágenes detalladas y resolver espacialmente el vapor de agua a esa distancia de 450 años luz de nosotros», agrega el coautor Leonardo Testi, astrónomo de la Universidad de Bolonia (Italia).

Observaciones con ALMA

Las observaciones se han «resuelto espacialmente» con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio, lo que ha permitido determinar la distribución del agua en diferentes regiones del disco.

La comunidad astronómica sabe que hay un hueco en el disco de HL Tauri y ahí es donde se detectó una cantidad significativa de agua. Estos huecos radiales observados en discos ricos en gas y polvo los crean cuerpos jóvenes similares a planetas a medida que acumulan material y crecen.

La cantidad significativa de agua se ha detectado en un hueco radial del disco donde se suelen crear cuerpos jóvenes similares a planetas

«Nuestras imágenes recientes revelan una cantidad sustancial de vapor de agua a un rango de distancias de la estrella que incluye un hueco en el que actualmente podría estar formándose un planeta», declara Facchini. Esto sugiere que este vapor de agua podría afectar a la composición química de los planetas que se formen en esas regiones.

Observar el agua con un telescopio terrestre no es tarea fácil, ya que el abundante vapor de agua presente en la atmósfera de la Tierra degrada las señales astronómicas. Pero ALMA es un conjunto de telescopios, ubicado en el desierto chileno de Atacama a unos 5000 metros de altitud, que fue construido precisamente en un ambiente alto y seco para minimizar esta degradación, proporcionando condiciones de observación excepcionales.

«Hasta la fecha, es la única instalación capaz de resolver espacialmente el agua en un disco frío de formación planetaria», afirma el coautor Wouter Vlemmings, profesor de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia.

«Es realmente emocionante presenciar directamente, en una imagen, cómo se liberan las moléculas de agua de las partículas de polvo helado», explica Elizabeth Humphreys, astrónoma de ESO que también ha participado en el estudio.

Es emocionante presenciar directamente, en una imagen, cómo se liberan las moléculas de agua de las partículas de polvo helado

Elizabeth Humphreys (ESO)

Los granos de polvo que forman un disco son las semillas de la formación de planetas. Estos colisionan y se agrupan en cuerpos cada vez más grandes que orbitan alrededor de la estrella. La comunidad astronómica cree que donde la temperatura es lo suficientemente baja como para que el agua se congele y forme partículas de polvo, los objetos se unen de manera más eficiente (un entorno ideal para la formación de planetas).

«Nuestros resultados muestran cómo la presencia de agua puede influir en el desarrollo de un sistema planetario, tal como lo hizo hace unos 4.500 millones de años en nuestro propio sistema aolar», apunta Facchini.

Futuras observaciones

Con las actualizaciones que se están llevando a cabo en ALMA y el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, que entrarán en funcionamiento en esta década, conoceremos con mucho mayor detalle tanto el proceso de formación de planetas como el papel que desempeña el agua en el mismo.

En particular, METIS, el espectrógrafo y generador de imágenes en el infrarrojo medio para el ELT, brindará a la comunidad astronómica vistas inigualables de las regiones internas de los discos de formación planetaria, donde se forman planetas como el nuestro.

Referencia:

Stefano Facchini  et al. “Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk”. Nature Astronomy