El Telescopio Espacial Webb de la NASA detecta vapor de agua en la región de la Formación Rocky Planet

El descubrimiento muestra que hay una reserva de agua disponible para los planetas terrestres que podrían fusionarse allí.

Agua, agua, por todas partes, no en gotas, sino como vapor. científicos usando NASA‘s Telescopio espacial James Webb Descubrieron que los planetas sedientos en el sistema PDS 70 tienen acceso a un depósito de agua. Lo más importante es que el vapor de agua se encontró a 100 millones de millas de la estrella, la región donde podrían formarse planetas terrestres como la Tierra. (La Tierra orbita alrededor de 93 millones de millas de nuestro sol).

PDS 70 es mucho más frío que nuestro Sol, con una edad estimada de 5,4 millones de años. Es el hogar de dos planetas gigantes gaseosos conocidos, al menos uno de los cuales todavía está acumulando material y creciendo. Esta es la primera detección de agua en la región terrestre de un disco que ya se sabe que alberga dos o más protoplanetas.

El espectro del disco protoplanetario de PDS 70, obtenido con MIRI (instrumento de infrarrojo medio) de Webb, muestra una serie de líneas de emisión de vapor de agua. Los científicos han determinado que el agua está presente en el disco interno del sistema, a distancias de menos de 100 millones de millas de la estrella, la región donde podrían formarse los planetas rocosos y terrestres. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

El Telescopio Espacial Webb detecta vapor de agua en la región de formación de planetas rocosos

El agua es esencial para la vida tal como la conocemos. Sin embargo, cómo llegó el agua a la Tierra y si los mismos procesos podrían sembrar las semillas de exoplanetas rocosos que orbitan estrellas distantes siguen siendo temas de debate científico. Estas discusiones pueden beneficiarse de nuevos conocimientos del sistema planetario PDS 70, ubicado a 370 años luz de distancia. Este sistema estelar incluye un disco interno y externo de gas y polvo, separados por una brecha de 5 mil millones de millas (u 8 mil millones de kilómetros). Dos planetas gigantes gaseosos conocidos residen dentro de esta brecha.

Los nuevos datos recopilados por el MIRI (instrumento de infrarrojo medio) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA revelaron vapor de agua en el disco interno del sistema, a distancias inferiores a 160 millones de kilómetros de la estrella, la región donde se pueden formar planetas rocosos y terrestres. (La Tierra orbita alrededor de 93 millones de millas de nuestro sol). Cabe señalar que esta es la primera vez que se detecta agua en la región terrestre de un disco que ya se ha confirmado que alberga dos o más protoplanetas.

«Hemos visto agua en otros discos, pero no tan cerca de un sistema donde los planetas se están agrupando actualmente. No hemos podido hacer este tipo de medición antes de Webb», dijo la autora principal, Giulia Perotti, del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Heidelberg, Alemania.

«Este descubrimiento es muy emocionante, ya que explora la región en la que generalmente se forman planetas rocosos similares a la Tierra», agregó el director de MPIA, Thomas Henning, coautor del artículo. Henning es el co-investigador principal del programa MIRI (Mid-Infrared Disk Survey) de Webb, que realizó la detección, y el investigador principal del programa MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey), que tomó los datos.

Ambiente húmedo para la formación de planetas

PDS 70 es una estrella de tipo K, mucho más fría que nuestro Sol, con una edad estimada de 5,4 millones de años. Esto es relativamente antiguo en términos de estrellas con discos formadores de planetas, lo que hizo que el descubrimiento del vapor de agua fuera sorprendente.

Con el tiempo, el contenido de gas y polvo de los discos formadores de planetas disminuye. O la radiación y los vientos de la estrella central se llevan ese material, o el polvo se convierte en cuerpos más grandes que eventualmente forman planetas. Debido a que estudios previos no pudieron detectar agua en las regiones centrales de discos de edad similar, los astrónomos sospecharon que podría no sobrevivir a la fuerte radiación estelar, lo que llevaría a un ambiente seco para la formación de planetas rocosos.

Los astrónomos aún no han detectado la formación de ningún planeta dentro del disco interno de PDS 70. Sin embargo, ven la materia prima para construir mundos rocosos en forma de silicatos. El descubrimiento del vapor de agua sugiere que si los planetas rocosos se estuvieran formando allí, habrían tenido agua disponible desde el principio.

Encontramos una cantidad bastante grande de pequeños granos de polvo. Además de nuestro descubrimiento del vapor de agua, el disco interno es un lugar muy emocionante para estar, dijo el coautor Renz Waters de la Universidad de Radboud en los Países Bajos.

¿Cuál es el origen del agua?

Este descubrimiento plantea la cuestión de la fuente del agua. El equipo de MINDS analizó dos escenarios diferentes para explicar sus hallazgos.

Una posibilidad es que las moléculas de agua se formen en el lugar, tal como las detectamos, cuando los átomos de hidrógeno y oxígeno se recombinan. Una segunda posibilidad es que las partículas de polvo cubiertas de hielo se muevan del disco exterior frío al disco interior caliente, donde el hielo de agua se sublima y se convierte en vapor. Este sistema de transporte sería sorprendente, ya que el polvo tendría que atravesar el enorme abismo formado por los dos planetas gigantes.

Otra pregunta que plantea este descubrimiento es cómo el agua puede sobrevivir tan cerca de una estrella, cuando la luz ultravioleta de la estrella debe romper cualquier molécula de agua. Lo más probable es que los materiales circundantes, como el polvo y otras partículas de agua, actúen como un escudo protector. Como resultado, el agua detectada en el disco interior del PDS 70 podría escapar a la destrucción.

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

Estas observaciones se tomaron como parte de la Observación de tiempo garantizado 1282. Este hallazgo ha sido publicado en la revista naturaleza.

Referencia: “Agua en la región de formación de planetas de PDS 70” por G. Perotti, V. Christiaens, Th. Henning, B. Tabone, LBFM, Waters, I. Camp, G. Lagage, T. P. Ray, B. Vandenbussche, A. Abergel, O. Absil, A. M. Arabhavi, I. Argyriou, D. Barrado, A. Boccaletti, A. Caratti o Garatti, V. Geers, A. M. Glauser, K. Justannont, F. Lahuis, M. Onn, N. naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06317-9

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, mira más allá a mundos distantes alrededor de otras estrellas e investiga estructuras misteriosas y los orígenes del universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con su socio, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.