Los primeros planetas habitables pudieron formarse antes que las galaxias. Es una idea que resulta de lo más extraña porque va en dirección opuesta a la percepción general. Siempre se ha planteado que primero llegaron las galaxias y, posteriormente, los mundos habitables… ¿Y si no fue así?

¿Cuándo surgieron los primeros planetas habitables?

Después del Big Bang, el universo no tenía elementos pesados. Solo existían el hidrógeno (que suponía alrededor del 75% de la masa) y helio (que era el 25% restante). También había pequeñas cantidades de litio y berilio, pero eran mínimas. Así que, simplemente, no había nada que pudiese propiciar la formación de planetas rocosos. Tras varios cientos de millones de años, comenzó la formación de las primeras estrellas y galaxias. A medida que las generaciones de estrellas vivían y morían, forjaban elementos más pesados y los esparcían por el universo.

El momento de formación de los primeros planetas habitables
Recreación de un atardecer en el exoplaneta Gliese 667Cc. La estrella más cercana es la enana roja Gliese 667 C, en la derecha aparecen Gliese 667 A y Gliese 667 B, las tres forman parte de un sistema solar triple. Crédito: ESO/L. Calçada

A partir de ese momento, la formación de planetas rocosos sí era posible y, por extensión, comenzaba la posibilidad de que se formasen los primeros planetas habitables. Este ha sido uno de los principios de la astronomía. Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que los primeros mundos habitables pudieron formarse durante el amanecer cósmico (que tuvo lugar entre 250 y 350 millones de años después del Big Bang). Si es así, aparecieron antes de que se formasen las galaxias. El estudio centra su atención en las supernovas primordiales.

Es decir, las primeras estrellas del universo que podían explotar como supernovas. Estas estrellas masivas vivieron vidas muy breves y rápidas, explotando de forma cataclísmica. Su pico se produjo en una época muy lejana, cuando las estrellas de población III (las primeras estrellas del universo), que eran extremadamente masivas, explotaron como supernovas de inestabilidad de pares. Las simulaciones muestran que estas estrellas se formaron en halos de materia oscura, donde la temperatura permitía que se acumulasen grandes cantidades de hidrógeno molecular.

La posterior formación de estrellas poco masivas

Según los investigadores, tras la explosión de esas estrellas llegó la formación de otras de menos masa. A su alrededor, también, se formaron planetesimales que pudieron llevar a la formación de los primeros planetas habitables. Todo esto, según el estudio y sus simulaciones, tuvo lugar antes de que se formasen las primeras galaxias. El proceso comienza con la formación de una estrella con unas 200 masas solares (es decir, 200 veces la masa del Sol). Esa estrella viviría unos 2,6 millones de años antes de explotar como supernova de inestabilidad de pares.

La explosión enriquece la burbuja de la supernova elevando su metalicidad (es decir, la abundancia de elementos más allá del hidrógeno y el helio). En las secuelas de esta explosión, unos 3 millones de años después, las inestabilidades provocan la formación de un núcleo denso, con unas 35 veces la masa del Sol. Aquí es donde este estudio sigue un camino diferente al de otros que se han publicado anteriormente. Las supernovas de inestabilidad de pares crean gas con una metalicidad muy alta. Ese gas se enfría más rápidamente y permite que la siguiente estrella se forme antes.

Junto a ella, también llegarán los planetesimales y planetas. Tarde o temprano, se forma una protoestrella con 0,3 masas solares. Posteriormente, los planetesimales se forman a una distancia de entre 0,46 y 1,66 UAs (unidades astronómicas) de la estrella. La vida necesita agua y las simulaciones muestran que ese sistema solar joven contendría una cantidad de agua similar a la de nuestro propio Sistema Solar. Los planetesimales se formaban en el disco circunestelar, alrededor de esa estrella de poca masa y, con el tiempo, se combinaban para formar planetas.

Cómo comprobar la formación de los primeros planetas habitables

Como las supernovas primordiales crearon elementos como carbono, oxígeno o hierro, todos los ingredientes necesarios para la formación de planetas rocosos, e incluso la vida, ya estaban presentes. Lo más interesante es que esto podría haber tenido lugar antes de la formación de las primeras galaxias. Si fuese cierto, cambiaría nuestra comprensión del universo y la vida. Sin embargo, es solo una simulación. ¿De qué manera se podría comprobar esta hipótesis con la ayuda de observaciones? Los investigadores tienen una buena idea sobre cómo comprobarlo.

Concepto artístico del exoplaneta LHS 475b y su estrella. Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)

Explican que estos mundos podrían detectarse como planetas extintos, en torno a estrellas viejas pobres en metales en la Vía Láctea, que sean detectados en próximas campañas de búsqueda de exoplanetas. Según ellos, si las condiciones fuesen las adecuadas, es posible que los planetas rocosos se formasen incluso antes de lo que indican las simulaciones. Si estuviesen en lo cierto, la imagen de la evolución del universo sería diferente. Pero no hay que perder de vista el hecho de que estamos hablando de un único estudio.

Además, depende de la idea de las supernovas primordiales. Es algo que no está claro que existiese. Hay algunos indicios que apuntan a que sí, pero no está confirmado. Intentar observarlas es muy difícil porque, si se produjeron, son extremadamente lejanas y tenues. Además, hay muchas dudas sobre cómo fueron las estrellas de Población III y si realmente pudieron desencadenar esas supernovas. En definitiva, hay mucha incertidumbre que despejar antes de poder afirmar (o desmentir) que los primeros planetas habitables llegaron antes que las galaxias…

Estudio

El estudio es D. Whalen, E. Vorobyov, M. Latif et al.; «Habitable Worlds Formed at Cosmic Dawn». Puede consultarse en arXiv, en este enlace.

Referencias: Universe Today