El telescopio James Webb ha detectado agua en el disco del joven sistema estelar PDS 70, que ha estado de actualidad recientemente por la detección de un planeta que parece compartir su órbita con otro. El sistema está demostrando ser tremendamente interesante…
Webb ha detectado agua en el disco del sistema PDS 70
Con la ayuda del telescopio Webb, un grupo de investigadores ha descubierto agua en la región interna del disco de gas y polvo que rodea a la joven estrella PDS 70. La expectativa es que, en esta región, se estén formando los futuros planetas rocosos del sistema. Es la primera vez que se logra una detección de este tipo en un disco que ya contiene dos planetas. Concretamente, hay dos gigantes gaseosos en torno a PDS 70. Cualquier planeta rocoso que se forme en el interior se verá beneficiado por la presencia de agua en el disco.
Es decir, mejora la posibilidad de que, en el futuro, sean mundos habitables. El hallazgo supone una evidencia de un mecanismo que proporciona agua a mundos potencialmente habitables ya en su formación. Además de los impactos que, posteriormente, puedan producirse por parte de cometas que sean ricos en agua. El agua es esencial para la vida en la Tierra, sin embargo, existen muchas dudas sobre cómo llegó a nuestro planeta. Así como si ese proceso pudiera hacer que otros exoplanetas rocosos, en torno a otros astros, sean habitables.
El mecanismo que cuenta con más apoyo es el del bombardeo de asteroides, ricos en agua, que se estrellan en la joven superficie del planeta tras su formación. Ahora, han encontrado evidencias de que el agua podría ser uno de los ingredientes disponibles en la formación de planetas rocosos. El sistema PDS 70 está a 370 años-luz y está siendo estudiado por el telescopio Webb, con el instrumento MIRI, que observa en el espectro infrarrojo medio. Si lo comparamos con el Sistema Solar, la región donde hay agua es la misma que la de nuestros planetas rocosos.
Vapor de agua muy caliente
Según el análisis, el agua está presente en forma de vapor de agua caliente, en torno a una temperatura de 330 ºC. El descubrimiento resulta muy interesante porque analiza la región en la que se forman los planetas rocosos como la Tierra. La campaña MINDS, que utiliza el instrumento MIRI, tiene como objetivo identificar las propiedades de los discos, compuestos por gas y polvo, en torno a estrellas jóvenes. Algo que permitirá entender las condiciones que determinan cuál será la composición de los planetas que puedan estar en formación.
PDS 70 es el primer disco relativamente viejo (tiene 5,4 millones de años) donde los astrónomos han logrado encontrar agua. Con el paso del tiempo, el contenido de gas y polvo de un disco, en el que se formen nuevos planetas, disminuye. Ya sea la radiación de la estrella en el centro, o su ciento estelar, el polvo y el gas es retirado. Del mismo modo, a medida que el polvo va acumulándose y formando objetos más grandes, se convierte en planetas. En estudios anteriores, no se había logrado detectar agua en las regiones centrales de otros discos similares.
Esto ha llevado a los astrónomos a sospechar que, quizá, el agua no podía sobrevivir a la intensa radiación estelar, llevando a que el entorno de formación de estos planetas rocosos sea seco. Con la ayuda del instrumento MIRI, del telescopio James Webb, PDS 70 ha sido clave para poner a prueba estas hipótesis. Como resultado, se ha visto que la región interior de estos discos más evolucionados, y con menos polvo, quizá no sean tan secos como se pensaba. Si es así, muchos planetas terrestres en formación podrían tener agua desde su inicio.
Entendiendo la naturaleza de PDS 70
El inconveniente es que, por ahora, no se ha encontrado ningún planeta cerca del centro del disco de PDS 70. Solo se sabe de la existencia de dos gigantes gaseosos, PDS 70 b y c. Durante su formación, acumularon el polvo y gas que orbita en torno a su estrella, creando un hueco que está prácticamente vacío de material. Esto no impide que pueda haber planetas rocosos en formación más cerca de la estrella, en el entorno rico en agua. Esto abre las puertas a que los planetas puedan tener agua tanto por su propio proceso de formación como por impactos de asteroides.
Esto, naturalmente, mejora las posibilidades de encontrar planetas rocosos, en la zona habitable de otras estrellas, que tengan grandes cantidades de agua. Tarde o temprano, el programa MINDS será capaz de mostrar si el agua es común en las zonas de formación de planetas rocosos o, si por el contrario, PDS 70 es solo una excepción. Quedan algunas preguntas por responder. ¿Cuál es el origen del agua? Es posible que sea un resto de una nebulosa que fuese rica en agua. Es muy común en forma congelada, cubriendo pequeñas partículas de polvo.
Al enfrentarse al calor de una estrella, el agua se evapora y se mezcla con otros gases. Sin embargo, la molécula de agua es muy frágil y se rompe en sus componentes (hidrógeno y oxígeno) al ser golpeada por la radiación utlravioleta de la estrella cercana. El material que rodea al polvo y el agua sirve como escudo protector. Por todo ello, parte del agua cerca de PDS 70 podría haber sobrevivido a la destrucción por la radiación. Otra fuente podría ser gas procedente de las regiones exteriores del disco. En ciertas condiciones, el hidrógeno y el oxígeno pueden combinarse.
Webb ha detectado agua en un disco protoplanetario, pero queda mucho por entender
Además, la fricción del gas en movimiento puede arrastrar partículas de polvo, ricas en agua, que migren desde las regiones exteriores. La estrella central es tan tenue que, simplemente, es incapaz de evaporar el agua a la distancia a la que está ese anillo. Sólo cuando los granos de polvo llegan a la región interior, el hielo se convierte en gas. Lo más probable, explican los investigadores, es que la respuesta sea una combinación de todas las opciones. Pero, seguramente, uno de los mecanismos sea mucho más importante que el resto.
Así que quieren descubrir, en el caso de PDS 70, cuál de esos mecanismos es el principal responsable. Para ello, el telescopio James Webb y el instrumento MIRI serán piezas esenciales. En cualquier caso, solo proporcionan parte de toda la información, del mismo modo que un cuadro necesita muchos colores diferentes para transmitir su mensaje. Se pueden realizar diferentes observaciones que cubran un amplio rango del espectro electromagnético para, así, completar el conocimiento que se tiene del disco, su sistema y sus particularidades.
Por ejemplo, MIRI permite descomponer la radiación infrarroja, recibida desde PDS 70, en señales con una longitud de onda más pequeña. Es algo similar, explican, a identificar un color entre muchos tonos diferentes. De esta manera, los investigadores han conseguido aislar multitud de señales pertenecientes al agua, pudiendo así calcular temperaturas y densidades. Los astrónomos ya han obtenido más información con la ayuda de telescopios terrestres para completar la información. Además, esperan nuevas observaciones de JWST para tener más detalles de PDS 70…
Estudio
El estudio es G. Perotti, V. Christiaens, Th. Henning et al.; «Water in the terrestrial planet-forming zone of the PDS 70 disk». Publicado en la revista Nature el 24 de julio de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
