Impresión artística de una estrella joven rodeada por un disco protoplanetario en el que se están formando planetas.

Webb: planetas rocosos viables en ambientes extremos

Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA para proporcionar la primera observación de agua y otras moléculas en las regiones internas de formación de planetas rocosos de un disco protoplanetario, en uno de los entornos más extremos de nuestra galaxia.

Estos resultados sugieren que las condiciones para la formación de planetas rocosos, que normalmente se encuentran en los discos de regiones de formación estelar de baja masa, también pueden ocurrir en regiones de formación de estrellas masivas y posiblemente en una gama más amplia de entornos.

Estos son los primeros resultados del programa del Telescopio Espacial James Webb de eXtreme UV Environments (XUE), que se centra en la caracterización de discos protoplanetarios (discos de formación de planetas) en regiones de formación de estrellas masivas.

Es probable que estas regiones sean representativas del entorno en el que se formaron la mayoría de los sistemas planetarios. Comprender el impacto del medio ambiente en la formación de planetas es importante para que los científicos obtengan información sobre la diversidad de las poblaciones de exoplanetas observadas.

NGC 6357: la nebulosa de la Langosta

El programa XUE apunta a un total de 15 discos en tres áreas de la Nebulosa de la Langosta (también conocida como NGC 6357), una gran nebulosa de emisión a aproximadamente 5.500 años luz de la Tierra en la constelación de Escorpio.

Catalogada como NGC 6357, la Nebulosa de la Langosta alberga el cúmulo estelar abierto Pismis 24 cerca de su centro, hogar de estrellas inusualmente brillantes y masivas. El brillo rojo general cerca de la región interior de formación de estrellas es el resultado de la emisión de gas hidrógeno ionizado.
Catalogada como NGC 6357, la Nebulosa de la Langosta alberga el cúmulo estelar abierto Pismis 24 cerca de su centro, hogar de estrellas inusualmente brillantes y masivas. El brillo rojo general cerca de la región interior de formación de estrellas es el resultado de la emisión de gas hidrógeno ionizado.

La Nebulosa de la Langosta es uno de los complejos de formación de estrellas masivas más jóvenes y más cercanos, y alberga algunas de las estrellas más masivas de nuestra galaxia.

Las estrellas masivas son más calientes y, por tanto, emiten más radiación ultravioleta (UV), lo que puede hacer que se disperse el gas, haciendo que la vida útil del disco no supere un millón de años.

Webb: resolución y sensibilidad únicas

Gracias a Webb, los astrónomos ahora pueden estudiar el efecto de la radiación ultravioleta en las regiones internas de formación de planetas rocosos de los discos protoplanetarios alrededor de estrellas como nuestro Sol.

«Webb es el único telescopio con la resolución espacial y la sensibilidad necesarias para estudiar los discos protoplanetarios en regiones de formación de estrellas masivas», dijo la líder del equipo María Claudia Ramírez-Tannus del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania.

Los astrónomos pretenden caracterizar las propiedades físicas y la composición química de las regiones de los discos de formación de planetas rocosos en la Nebulosa de la Langosta. Para ello utilizarán el espectrómetro de resolución media (MRS) del instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del Webb.

El cúmulo de estrellas Pismis 24 está situado en la nebulosa de emisión NGC 6357, también conocida como nebulosa de la Langosta, la cual se encuentra a unos 8.000 años luz de la Tierra. En la imagen, el cúmulo se aprecia sobre una pequeña porción de la nebulosa. El gas debajo de las estrellas emite luz debido a la ionización provocada por la intensa radiación ultravioleta emitida por las estrellas jóvenes y masivas presentes en el cúmulo.
El cúmulo de estrellas Pismis 24 está situado en la nebulosa de emisión NGC 6357, también conocida como nebulosa de la Langosta, la cual se encuentra a unos 8.000 años luz de la Tierra. En la imagen, el cúmulo se aprecia sobre una pequeña porción de la nebulosa. El gas debajo de las estrellas emite luz debido a la ionización provocada por la intensa radiación ultravioleta emitida por las estrellas jóvenes y masivas presentes en el cúmulo.

Este primer resultado se centra en el disco protoplanetario denominado XUE 1, que se encuentra en el cúmulo de estrellas Pismis 24.

«Sólo el rango de longitud de onda y la resolución espectral de MIRI nos permiten sondear el inventario molecular y las condiciones físicas del gas y polvo cálido donde se forman los planetas rocosos», dijo el miembro del equipo Arjan Bik de la Universidad de Estocolmo en Suecia.

Evidencia de la formación de planetas rocosos en ambientes extremos

Debido a su ubicación cerca de varias estrellas masivas en NGC6357, los científicos creen que XUE 1 ha estado constantemente expuesto a un campo de alta radiación ultravioleta durante toda su vida. Sin embargo, y a pesar de este ambiente extremo, el equipo ha detectado una variedad de moléculas que son los componentes básicos de los planetas rocosos.

El disco interno alrededor de XUE 1 reveló firmas de agua (en azul y alrededor de las 14,2 micras), así como acetileno (C2H2, en verde y alrededor de las 13,7 micras), cianuro de hidrógeno (HCN, resaltado en marrón y alrededor de las 14,0 micras) y dióxido de carbono (CO2, resaltado en rojo y alrededor de las 14,95 micras).
El disco interno alrededor de XUE 1 reveló firmas de agua (en azul y alrededor de las 14,2 micras), así como acetileno (C2H2, en verde y alrededor de las 13,7 micras), cianuro de hidrógeno (HCN, resaltado en marrón y alrededor de las 14,0 micras) y dióxido de carbono (CO2, resaltado en rojo y alrededor de las 14,95 micras).

«Encontramos que el disco interno alrededor de XUE 1 es notablemente similar a los de las regiones cercanas de formación de estrellas», dijo el miembro del equipo Rens Waters de la Universidad de Radboud en los Países Bajos.

“Hemos detectado agua y otras moléculas como monóxido de carbono, dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno y acetileno. Sin embargo, la emisión de estos compuestos es más débil de lo que predicen algunos modelos. Esto podría indicar que el radio del disco exterior es pequeño».

«Estábamos a la vez sorprendidos y entusiasmados porque es la primera vez que estas moléculas se detectan en condiciones tan extremas«, añadió Lars Cuijpers de la Universidad de Radboud. El equipo también encontró un pequeño polvo de silicato parcialmente cristalino en la superficie del disco. Se considera que estos son los componentes básicos de los planetas rocosos.

Buenas noticias para la formación de planetas rocosos

Estos resultados son buenas noticias para la formación de planetas rocosos, ya que el equipo científico ha descubierto que las condiciones existentes en el disco interno se parecen a las encontradas en los bien estudiados discos ubicados en regiones cercanas de formación de estrellas, donde solo se forman estrellas de baja masa.

Esto sugiere que los planetas rocosos pueden formarse en una gama de entornos mucho más amplia de lo que se creía anteriormente: «XUE1 nos muestra que se dan las condiciones para la formación de planetas rocosos en condiciones extremas, por lo que el siguiente paso es comprobar lo frecuente que esto pueda ser», dijo Ramírez-Tannus. «Observaremos otros discos en la misma región para determinar la frecuencia con la que se pueden observar estas condiciones».

Fuente: Webb study reveals rocky planets can form in extreme environments

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