Astrónomos detectan nieve alrededor de un sistema solar infantil

Astrónomos han tomado la imagen por primera vez de una línea de nieve en un sistema solar infantil mediante el uso del nuevo 'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array' (ALMA). Se cree que este hito desempeña un papel esencial en la formación y la composición química de los planetas alrededor de una estrella joven, como subrayan los científicos en la revista 'Science'.

En la Tierra, la nieve se forman típicamente en elevaciones altas donde la caída de las temperaturas transforman la humedad atmosférica en nieve. De la misma manera, se cree que las líneas de nieve se formarse alrededor de estrellas jóvenes en los lejanos confines, más fríos que los discos en los que se forman los sistemas solares. Dependiendo de la distancia de la estrella, sin embargo, otras moléculas más exóticas pueden congelarse y transformarse en la nieve.

El familiar hielo de agua se congela primero y luego trasladando en círculos concéntricos otros gases abundantes como el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y el monóxido de carbono (CO) congelados, formando una escarcha en los granos de polvo, que son los bloques de construcción de los planetas y cometas.

Con ALMA se vio una línea de nieve de CO nunca antes vista alrededor de TW Hydrae, una joven estrella a 175 años luz de distancia de la Tierra. Los astrónomos creen que este sistema solar naciente tiene muchas de las mismas características que nuestro propio sistema solar poseía cuando tenía sólo unos pocos millones de años.

"ALMA nos ha dado la primera imagen real de una línea de nieve alrededor de una joven estrella, que es muy emocionante, porque nos da información sobre el periodo muy temprano en la historia de nuestro propio sistema solar", destaca Chunhua Charlie Qi, investigador del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts (Estados Unidos), quien dirigió el equipo de investigación internacional con Karin Oberg, un investigador de la Universidad de Harvard y la Universidad de Virginia en Charlottesville.

"Ahora podemos ver los detalles antes ocultos sobre los confines helados de otro sistema solar, que tiene mucho en común con el nuestra cuando estaba a menos de 10 millones de años", afirmó Qi. Hasta ahora, líneas de nieve sólo se han detectado por sus firmas espectrales, pero nunca han sido fotografiadas directamente, por lo que su ubicación exacta y el alcance no se podía determinar.

Esto es porque las líneas de nieve se forman exclusivamente en el plano central relativamente estrecho de un disco protoplanetario pero por encima y por debajo de esta región, la radiación estelar mantiene los gases calientes, lo que impide la formación de hielo. Sólo con el efecto aislante del polvo y el gas concentrado en el plano central del disco se puede bajar las temperaturas lo suficiente como para que CO y otros gases se enfríen y congelen.

Normalmente, este capullo exterior de gas caliente impediría a los astrónomos ver la interconexión dentro del disco en el que el gas se ha congelado. "Sería como tratar de encontrar una pequeña parcela soleada escondida dentro de un denso banco de niebla", puso como ejemplo Oberg.

Los astrónomos fueron capaces de atravesar la niebla de CO a la caza de una molécula diferente conocida como diazenylium (N2H +), que se destruye fácilmente en presencia del gas CO, por lo que sólo podría aparecer en cantidades detectables en las regiones donde CO se había congelado y es por lo tanto un indicador de hielo de CO.

Diazenylium brilla en la porción milimétrica del espectro, que puede ser detectada por el radiotelescopio ALMA, como aquí en la Tierra. La sensibilidad y la resolución única de ALMA permitieron a los astrónomos rastrean la presencia y distribución de diazenylium, encontrar un límite claramente definido de aproximadamente 30 unidades astronómicas (UA) de TW Hydrae (una UA es la distancia Tierra-Sol).

"Usando esta técnica, hemos sido capaces de crear, en efecto, un negativo fotográfico de la nieve de CO en el disco que rodea TW Hydrae --resumió Oberg--. Con esto podemos ver la línea de nieve de CO precisamente donde la teoría predice que debería ser, en el borde interior del anillo diazenylium".

Los astrónomos creen que las líneas de nieve juegan un papel vital en la formación de un sistema solar y ayudan a los granos de polvo a superar su tendencia normal a chocar y autodestruirse dando a los granos una capa exterior pegajosa. También aumentan la cantidad de sólidos disponibles y pueden acelerar dramáticamente el proceso de formación de planetas y, puesto que hay múltiples líneas de nieve, cada uno puede estar relacionado con la formación de determinados tipos de planetas.

Alrededor de una estrella similar al Sol, la línea de nieve de agua correspondería a la órbita de Júpiter y la línea de nieve de CO, a la órbita de Neptuno. La transición al hielo de CO también podría marcar el punto de partida donde los cuerpos helados más pequeños como los cometas y los planetas enanos como Plutón se formarían.

Oberg también señala que la línea de nieve de CO es particularmente interesante, ya que se necesita hielo de CO para formar metanol, que es un bloque de construcción de moléculas orgánicas más complejas que son esenciales para la vida. Los cometas y asteroides podrían entonces transportar estas moléculas para formar nuevos planetas similares a la Tierra, sembrando con los ingredientes para la vida.



Fuente


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