03 Oct Webb estudia la formación de lunas en el disco de un exoplaneta

El Telescopio Espacial James Webb ha proporcionado las primeras mediciones directas de las propiedades químicas y físicas de un posible disco formador de lunas que rodea a un gran exoplaneta.

El disco rico en carbono que circunda el exoplaneta CT Cha b, situado a 625 años luz de la Tierra, podría ser un lugar de formación de lunas, aunque en los datos del Webb no se han detectado satélites.

Una ventana privilegiada para estudiar la formación de lunas

Nuestro sistema solar contiene ocho planetas principales y más de 400 lunas conocidas que orbitan alrededor de seis de esos planetas. ¿De dónde proceden todas ellas? Existen múltiples mecanismos de formación.

En el caso de las lunas grandes, como los cuatro satélites galileanos de Júpiter, la hipótesis es que se condensaron a partir de un disco de polvo y gas que rodeaba al planeta en el momento de su formación.

Eso ocurrió hace más de 4 mil millones de años, y actualmente apenas queda evidencia. Sin embargo, Webb ha proporcionado ahora la primera observación directa de material en un disco alrededor de un gran exoplaneta.

De este modo, y gracias al Webb, un equipo de astrónomos acaba de descubrir un disco rico en carbono alrededor del exoplaneta CT Cha b, situado a 625 años luz de la Tierra.

Este disco ofrece así una ventana privilegiada para el estudio de la formación de lunas fuera de nuestro sistema solar.

Observación directa de la formación de lunas y planetas

La joven estrella que el planeta orbita tiene solo 2 millones de años y todavía está acumulando material «circunestelar».

Sin embargo, el disco «circunplanetario» descubierto por Webb no forma parte del mayor disco de acreción que rodea a la estrella. Los dos objetos están separados por 74 mil millones de km.

Este hallazgo es clave para entender los procesos de formación de lunas en distintos entornos. Observar la formación de planetas y lunas es fundamental para comprender la evolución de los sistemas planetarios en nuestra galaxia.

Es probable que las lunas superen en número a los planetas, y algunas podrían ser hábitats para la vida tal como la conocemos. Pero apenas ahora estamos entrando en una era en la que podemos presenciar la formación de lunas de manera directa.

Este descubrimiento permite comprender mejor la formación de lunas y planetas, señalan los investigadores. Los datos de Webb son cruciales para establecer comparaciones con el nacimiento de nuestro sistema solar hace más de 4 mil millones de años.

“Podemos ver evidencias del disco, y podemos estudiar su química por primera vez. No solo estamos presenciando la formación de lunas, sino también la formación de este planeta”, explica la coautora principal Sierra Grant, de la Carnegie Institution for Science en Washington, D.C., EE. UU.

“Estamos viendo qué material se está acumulando en el disco para formar el planeta y sus lunas”, añade el autor principal Gabriele Cugno, de la Universidad de Zúrich en Suiza y miembro del Centro Nacional de Competencia en Investigación PlanetS.

Moléculas de carbono en el disco

Las observaciones en infrarrojo de CT Cha b se realizaron con el instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb, utilizando su espectrógrafo de resolución media.

Un análisis preliminar de los datos de archivo del Webb mostró señales de moléculas en el disco «circunplanetario», lo que ha motivado un estudio más profundo.

Como la débil señal del planeta queda sepultada en el resplandor de la estrella anfitriona, los investigadores tuvieron que separar la luz de la estrella de la del planeta empleando métodos de alto contraste.

“Vimos moléculas en la ubicación del planeta, y entonces supimos que valía la pena profundizar y dedicar un año a extraer información, lo que requirió mucha perseverancia”, dice Grant.

Finalmente, el equipo descubrió siete moléculas portadoras de carbono en el disco del exoplaneta, entre ellas acetileno y benceno. Esta química rica en carbono contrasta fuertemente con la del disco que rodea a la estrella, donde se halló agua, pero nada de carbono.

La diferencia entre ambos discos constituye una evidencia de su rápida evolución química en apenas 2 millones de años y ofrece nuevas pistas sobre la formación de lunas en discos planetarios.

Formación de lunas

Durante mucho tiempo se ha planteado la hipótesis de que un disco «circunplanetario» de escombros fuese el lugar de nacimiento de las cuatro grandes lunas de Júpiter.

Estos satélites galileanos debieron condensarse a partir de un disco aplanado hace miles de millones de años, como lo demuestran sus órbitas coplanares alrededor de Júpiter.

Las dos lunas galileanas más externas, Ganímedes y Calisto, están compuestas en un 50% de hielo de agua, aunque presumiblemente poseen núcleos rocosos, quizás de carbono o silicio.

Todo ello refuerza la importancia de los discos en la formación de lunas.

“Queremos aprender más sobre cómo se formaron las lunas de nuestro sistema solar. Esto significa que debemos observar otros sistemas que todavía están en formación. Tratamos de comprender cómo funciona todo”, comenta Cugno.

“¿Cómo llegan a formarse estas lunas? ¿Cuáles son los ingredientes? ¿Qué procesos físicos intervienen y en qué escalas de tiempo? Webb nos permite presenciar el proceso de formación de lunas e investigar estas cuestiones de manera observacional por primera vez.”

El próximo año, el equipo usará Webb para llevar a cabo un estudio exhaustivo de objetos similares con el fin de comprender mejor la diversidad de propiedades físicas y químicas en los discos alrededor de planetas jóvenes.

De este modo podremos ampliar nuestro conocimiento sobre la formación de lunas en la galaxia.

Fuente: Webb studies moon-forming disc around massive planet