- Título del artículo original: Water in the terrestrial planet-forming zone of the PDS 70 disk
- Autoría: G. Perotti, V. Christiaens, Th. Henning, B. Tabone, L. B. F. M. Waters, et al.
- Institución de la primera autora: Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany
- Estado de la publicación: publicado en Nature, acceso abierto en arxiv.
Probablemente hayan oído que el agua de la Tierra llegó a bordo de cometas una vez ya estaba formado el planeta. Sin embargo, ¿podría haber estado aquí desde el principio? Esto es difícil de saber en nuestro caso, pero otros sistemas planetarios en formación podrían tener respuestas.
Un sistema planetario bebé que no deja de sorprender
PDS 70 es el nombre de una jovencísima estrella de apenas 5 millones de años (como referencia, cuando esta estrella nació ya se habían extinguido los dinosaurios en la Tierra). En los alrededores de este astro todavía hay restos de gas y polvo de la nube original de la que se formó, que ha ido acumulándose a su alrededor en forma de disco protoplanetario. Este disco pudo observarse por primera vez mediante imagen directa en 2006, y hoy sabemos que en él hay dos protoplanetas o planetas en formación. De hecho, hace apenas 5 años se obtuvo una imagen de ellos con el Very Large Telescope (Chile). ¡Fue la primera vez que la humanidad logró “fotografiar” un protoplaneta confirmado!
Estos protoplanetas se ubican a 22 y 34 unidades astronómicas (UA) de su estrella (más o menos equivaldría a las distancias del Sol a Urano y Neptuno) y han excavado un gran “hueco” en el disco protoplanetario separándolo en dos. Así, actualmente vemos dos discos concéntricos en este sistema: uno “interno” (más cercano a la estrella) y otro “externo” (a 54-87 UA), estando los dos protoplanetas en el hueco que queda entre ambos. En la Figura 1 puede verse una representación esquemática.
Por si esto fuera poco, en 2021 se anunció el descubrimiento de un disco protolunar en este sistema, donde podría estar formándose una exoluna. ¡La primera imagen directa que tenemos de este fenómeno! Pero parece que PDS 70 aún no ha terminado de anunciar novedades.
Nuevo descubrimiento en PDS 70: ¡agua en el disco!
En el artículo de hoy se presentan los resultados de nuevas observaciones de PDS 70. Esta vez se han realizado con JWST, el nuevo telescopio espacial especializado en observar en el rango infrarrojo del espectro electromagnético. De hecho, es la primera vez que este telescopio observa PDS 70.
Estas observaciones se realizaron en agosto de 2022 con el instrumento MIRI, que proporciona tanto imagen como espectros en el rango 5-28 micrómetros. Y son precisamente estos espectros los que han revelado el descubrimiento: ¡existe agua en el disco interno de PDS 70!
Las evidencias de este descubrimiento se presentan en la Figura 2, donde pueden observar el espectro representado como una línea azul. Pero cuidado: las características más llamativas de la imagen están causadas por polvo. Las “firmas” espectrales del vapor de agua son mucho más sutiles, y se indican en pequeños recuadros con la etiqueta “H2O” sobre el espectro completo. Estos recuadros se amplían en las esquinas de la imagen ya que se trata de rasgos muy pequeños, imposibles de detectar hasta ahora tan claramente con otros telescopios. De hecho, a modo de comparación se muestra el espectro obtenido por el ya jubilado telescopio espacial Spitzer. Se trata de la línea gris de la Figura 2, que no alcanzaba una resolución tan alta como la de JWST.
Además del vapor de agua, se observan también líneas asociadas al dióxido de carbono y el hidrógeno, pero el equipo firmante del artículo pospone su análisis para futuras investigaciones.
Relevancia del descubrimiento y preguntas abiertas
Realmente no es la primera vez que se observan indicios de agua en discos protoplanetarios: los telescopios espaciales Spitzer y Herschel ya los habían detectado en los discos de otras estrellas. ¿Qué hace especial a este descubrimiento entonces? Entre otras cosas, que este vapor de agua se detecta en el disco interno de PDS 70, a menos de 0.1 UAs de la estrella. Esto es mucho más cercano que los demás casos, y es relevante dado que es precisamente donde se podrían formar planetas terrestres. Dicho de otra manera: si en algún momento se formase un planeta de tipo terrestre en PDS 70, tendría una fuente de agua disponible para incorporar.
Sobre el asunto de si el agua se formó allí mismo, el equipo sugiere que sí, gracias a reacciones en cadena involucrando oxígeno, hidrógeno y/o hidróxido. Sin embargo, no descartan que alguna fracción pueda proceder del disco externo. En ese caso, tras haberse formado habría tenido que migrar “escondida” en granos de polvo, atravesando la cavidad donde están los gigantes protoplanetas para llegar hasta el disco interno.
En cualquier caso, también está la pregunta de cómo puede haber vapor de agua tan cerca de la estrella. ¿No debería extinguirla la radiación? No necesariamente, si tienen algún tipo de protección. De hecho, el equipo firmante del artículo sugiere que la densidad observada es suficiente para que este agua pueda ser capaz de autoprotegerse: parte del agua y el hidróxido (además de los pequeños granos de polvo) absorberían la radiación ultravioleta de la estrella, creando una especie de “escudo” para el resto de la reserva de agua.
Protoplanetas terrestres en PDS 70, ¿a qué están esperando para formarse?
Lo cierto es que de momento no se ha descubierto ningún protoplaneta en el disco interno de PDS 70. Pero en este estudio se detectaron también granos de polvo de silicatos, material perfecto para formarlos. Así que, ¿quién sabe? Quizá futuras investigaciones puedan anunciar el descubrimiento de una Tierra 2.0 formándose en PDS 70.
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