James Webb detecta vapor de agua en un disco protoplanetario

El vapor de agua estaría presente en la zona donde se forman planetas terrestres.

James Webb detecta vapor de agua en un disco protoplanetario
Concepto artístico del disco PDS 70. Las observaciones del JWST detectaron agua en el disco interior, donde normalmente se forman los planetas terrestres. Dos planetas gigantes gaseosos excavaron un gran espacio en el disco hecho de gas y polvo durante su crecimiento. Créditos: Instituto Max Planck para la astronomía.

Utilizando el telescopio espacial James Webb, un equipo internacional de astrónomos ha detectado vapor de agua en una zona donde podrían formarse planetas terrestres dentro de un sistema estelar situado a 370 años luz de la tierra.

En equipo, dirigidos por investigadores del Instituto Max Planck, observó vapores de agua en el disco protoplanetario interno (disco de gas y polvo donde se forman planetas) del sistema estelar PDS 70.

Esto Implica que los posibles planetas terrestres que se formen allí tendrían acceso [directo] a un depósito de agua, indicaron los científicos en su artículo publicado en Nature.

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PDS 70 es un sistema estelar joven, con una edad de 5,4 millones de años, situado en la constelación del Centauro (hemisferio sur). Su estrella, PDS 70 a, es un poco más pequeña que el sol, pero alberga dos exoplanetas gigantes gaseosos en formación y dos discos protoplanetarios que lo vuelven un sistema adecuado para estudiar la formación de planetas. En 2018, PDS 70 se convirtió en el primer sistema estelar (un sistema con estrella y planeta) en ser fotografiado directamente.

Si bien anteriormente ya se había descubierto agua en distintas regiones de un sistema estelar en formación, hasta ahora no se había detectado en una zona tan cercana a su estrella (casi a la misma distancia del sol a la tierra), como parece existir en PDS 70, ni en un sistema que ya alberga dos exoplanetas.

En el nuevo estudio, el equipo observó emisiones de vapores de agua de hasta 327° C de temperatura con el instrumento MIRI (Mid-InfraRed Instrument), una cámara que estudia la luz en infrarrojo de galaxias y estrellas lejanas, situado a bordo del Telescopio Espacial James Webb.

Según los científicos, el agua se habría formado a través de reacciones químicas de Oxígeno (O), Hidrógeno molecular (H2) e Hidróxidos (OH).

Fig. 2. Detección de un depósito de gas en el disco interno de PDS 70. Se observan una emisión débil de vapor de agua y dióxido de carbono, así como dos líneas de hidrógeno molecular. Créditos: Perotti, et al. / Nature, 2023.

Además, también detectaron la presencia de Dióxido de Carbono (CO2) y granos de polvo en la misma zona. Dos «factores» que estarían protegiendo a las moléculas de agua de los rayos ultravioletas de la estrella.

Lo que no está claro, dicen los investigadores, es si el vapor de agua en PDS 70 se originó antes de la formación de los protoplanetas gigantes dentro de la misma zona donde lo han detectado o si hay un suministro continuo de vapor de agua desde el exterior hacia las regiones internas del disco.

Una posibilidad distinta a la formación en el mismo sitio, podría ser que una población de partículas de polvo que contengan agua pueda venir desde el disco exterior, filtrándose al disco interno gracias a la influencia de las órbitas de los exoplanetas PDS 70b y PDS 70c, dicen los autores. Digamos que las órbitas de los exoplanetas funcionan como autopistas para que el polvo cargado de agua pueda llegar al disco interno.

Luego, esas partículas de polvo mantendrían el depósito de agua en la zona de formación de exoplanetas terrestres.

James Webb detecta vapor de agua en un disco protoplanetario
Fig. 3. Arquitectura del sistema PDS 70. a) La esquema muestra las ubicaciones del disco interior y exterior del PDS 70 indicado como elipses verde azulado y azul. Los protoplanetas PDS 70 b y PDS 70 c se muestran como puntos azules. b) Muestra del esquema con MIRI. Créditos: Perotti, et al. / Nature, 2023.

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Si bien, la incógnita del orígen del agua en PDS 70 sigue en el aire —mejor dicho, en el espacio— este primer análisis ya prueba que su disco interno es rico en agua y abre una nueva ventana para futuros estudios al demostrar que el James Webb puede detectar señales, incluso muy débiles, en las regiones más internas de lo sistemas estelares en formación.

El paper también agrega más evidencia a los posibles mecanismos de cómo nuestro planeta y otros mundos terrestres, como Marte, pudieron haber obtenido su agua en parte: nacieron prácticamente con ella. Luego, a estas aguas primordiales se habrían sumado las aguas traídas por asteroides y cometas.

«[Esto demuestra que] la presencia de agua en la zona de formación de planetas terrestres, —concluyen los científicos—, no es tan rara como se pensaba anteriormente».

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[Desde Guna Yala, un artículo de Morbeb]

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