Astrónomos detectan nieve alrededor de un sistema solar recién nacido

Por primera vez, los astrónomos han tomado la imagen de una línea de nieve en un sistema solar infantil mediante el uso del nuevo sistema de telescopios 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 en nieve la humedad de la atmósfera. De la misma manera, se cree que las líneas de nieve se formaría alrededor de estrellas jóvenes en los lejanos confines, más fríos, de los discos en los que se forman los sistemas planetarios. Dependiendo de la distancia de la estrella, sin embargo, otras moléculas más exóticas pueden congelarse y transformarse en nieve.

El familiar hielo de agua se congela primero y luego traslada 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 sobre 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.

Primera imagen de nieve

«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 un 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 nuestro cuando tenía menos de 10 millones de años», afirmó Qi. Hasta ahora, sólo se han detectado líneas de nieve por sus firmas espectrales, pero nunca se han fotografiado directamente, por lo que su ubicación exacta y amplitud 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 puede hacer que bajen las temperaturas lo suficiente como para que el CO (monóxido de carbono) y otros gases se enfríen y congelen.

No se podía ver la interfaz

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

Los astrónomos pudieron atravesar la niebla de CO cuando buscaban 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.

El 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 rastrear la presencia y distribución de diazenylium, y encontrar un límite claramente definido a aproximadamente 30 unidades astronómicas (UA) desde 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. Con esto podemos ver la línea de nieve de CO precisamente donde predice la teoría que debería estar, en el borde interior del anillo de diazenylium», resumió.

Un papel vital

Los astrónomos creen que la línea de nieve juega un papel vital en la formación de un sistema solar y ayuda a los granos de polvo a superar su tendencia normal a chocar y autodestruirse, al darle a los granos una capa exterior pegajosa. También aumenta la cantidad de sólidos disponibles y puede acelerar dramáticamente el proceso de formación de planetas y, puesto que hay múltiples líneas de nieve, cada una puede estar relacionada 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 se formarían los cuerpos helados más pequeños, como los cometas, y los planetas enanos, como Plutón.

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 las 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: Science Daily y otros medios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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