Un grupo de investigadores ha analizado de qué manera las estrellas masivas, con su radiación, moldean la formación de sistemas planetarios en su entorno. Algo que permite ver el enorme impacto que tienen estos astros, incluso en las primeras etapas de los sistemas expuestos a su radiación…
Las estrellas masivas moldean su entorno con su radiación
El impacto de una estrella es perceptible en su sistema. Sucede en el Sistema Solar y en cualquier otro lugar de la Vía Láctea. En el caso de algunas estrellas masivas, moldean sistemas con su radiación, de una forma que es mucho más importante y definitiva de lo que se pudiese pensar. En su juventud, las estrellas están rodeadas por una masa de gas y polvo, llamada disco protoplanetario. Los planetas se forman en ellos y el proceso dura varios millones de años. Aquí entra en escena el hecho de que las estrellas tienen diferentes masas.
Es decir, también emiten diferentes cantidades de radiación. Esto va a afectar a la formación de planetas o, incluso, si pueden llegar a formarse. Ahora, un grupo de investigadores ha analizado cómo la potente radiación ultravioleta, emitida por estrellas masivas, afecta a la formación de planetas en un disco. El trabajo analiza estrellas grandes que están en su primer millón de años de vida. No solo son estrellas jóvenes, también extremadamente luminosas. Los investigadores se han centrado en varias estrellas en la Nebulosa de Orión.
Son astros que, como mínimo, tienen diez veces más masa que el Sol y 10 000 veces más luminosas. ¿Qué efecto tiene esa luminosidad y toda esa radiación en los discos en los que se forman los planetas? Estas estrellas emiten niveles muy altos de radiación ultravioleta lejana. Los modelos teóricos, explican los investigadores, predicen que esa radiación produce regiones de fotodisociación en las superficies de los discos protoplanetarios alrededor de estrellas de poca masa. Esto, a su vez, afecta a la formación de planetas en el disco.
El impacto de la fotodisociación
Esas regiones de fotodisociación pueden expandirse a lo largo de cientos de unidades astronómicas (o UAs). Los investigadores han examinando un disco protoplanetario que está al alcance de estrellas muy energéticas, de masa alta, que se encuentran en el cúmulo del Trapecio. Es un cúmulo abierto en el corazón de la Nebulosa de Orión. Las cinco estrellas más brillantes tienen entre 15 y 30 veces la masa del Sol. Por lo que son candidatos ideales para estudiar esas regiones en los discos protoplanetarios que están suficientemente cerca.
La región de fotodisociación (PDR, por sus siglas en inglés) de la Barra de Orión es una PDR muy estudiada y que se considera arquetípica, según cuentan los investigadores. La formación de planetas, añaden, se ve limitada por los procesos que eliminan masa de ese disco, tales como la fotoevaporación. Esto sucede cuando las capas altas de los discos protoplanetarios se calientan por los rayos X o fotones ultravioletas. Una vez calentado, el gas supera la velocidad de escape del disco y, por tanto, abandona el sistema porque su gravedad ya no lo retiene.
Después de que la radiación expulse la masa del disco, se acumula en un envoltorio difuso alrededor del disco. Esta potente radiación del ultravioleta lejano disocia (separa) el hidrógeno molecular en hidrógeno atómico. La PDR marca la transición entre el hidrógeno molecular y atómico. A medida que el hidrógeno molecular se convierte en hidrógeno atómico, su temperatura aumenta y el calentamiento ayuda a que se produzca esa fotoevaporación. Cuando la estrella, en el interior del disco afectado, es más masiva, es capaz de limitar la pérdida de hidrógeno del disco.
Las estrellas masivas moldean los discos protoplanetarios y la estrella central también tiene un impacto
La gravedad de esa estrella más masiva es capaz de retener más materia en el disco. Ese material, naturalmente, queda a disposición de la formación de planetas. Todo esto se desarrolla en un período más bien rápido en la historia de un disco. En el caso del disco d203-506, la estrella central tiene solo 0,3 masas solares (el 30% de la masa del Sol). Los investigadores calculan que en 130 000 años, se habrá retirado suficiente material para impedir que se pueda llegar a formar un planeta con una masa comparable a la de Júpiter.
Esto es un problema, explican los investigadores, porque es más rápido que incluso la formación más rápida de planetas. La potente radiación del ultravioleta lejano y las PDRs que producen hacen mucho más que impedir la formación de gigantes gaseosos. También afectan a otros aspectos de ese sistema planetario que está en proceso de formación. El efecto, explican, afecta a la masa del disco, su radio y su esperanza de vida. Así como a su evolución química, el crecimiento y la migración de los planetas que se formen en el disco.
Esto quiere decir, por tanto, que los planetas que se forman en un disco protoplanetario se ven afectados por muchos más factores que lo que sucede, únicamente, en el disco protoplanetario. La radiación procedente del entorno, y su intensidad, será un impacto importante que afectará a la historia de ese sistema. Puede que, sin gigantes gaseosos, los planetas en la zona habitable no lleguen a tener condiciones suficientemente hospitalarias para que aparezca la vida. Será interesante ver qué es lo que se descubre en el futuro.
Estudio
El estudio es O. Berné, E. Habart, E. Peeters et al.; «A far-ultraviolet–driven photoevaporation flow observed in a protoplanetary disk». Publicado en la revista Science el 29 de febrero de 2024. Puede consultarse en arXiv, en este enlace.
Referencias: Universe Today
