Una estrella joven a 1300 años luz de distancia ha proporcionado a los astrónomos un sueño que llevaban décadas perdurando: una imagen congelada del primer paso en la transformación del polvo espacial en mundos rocosos. Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo internacional detectó minerales en bruto endureciéndose a partir del vapor dentro del disco de gas y polvo que orbita la estrella joven HOPS-315 en Orión.
Una estrella bebé nos ofrece un asiento en primera fila para el nacimiento de los planetas
HOPS-315 aún está envuelto en la nube que lo originó. Sin embargo, desde nuestro ángulo, una pared de esa nube actúa como un periscopio natural, permitiendo a los telescopios observar directamente las pocas unidades astronómicas internas del disco giratorio. En esa zona, las temperaturas superan los 1026°C, lo suficientemente altas como para vaporizar el polvo rocoso.
Los espectrógrafos infrarrojos del Webb revelaron una fuerte huella de gas de monóxido de silicio, la prueba irrefutable del polvo de silicato vaporizado. Junto a ese vapor se encontraban nítidas características de absorción de granos cristalinos recién forjados de forsterita y enstatita, los mismos minerales ricos en magnesio presentes en los meteoritos más antiguos de nuestro Sistema Solar.
“Por primera vez, hemos identificado el momento más temprano en que se inicia la formación de planetas alrededor de una estrella distinta a nuestro Sol”, afirma Melissa McClure, profesora de la Universidad de Leiden en los Países Bajos y autora principal del nuevo estudio, publicado en Nature.
¿Por qué es importante esta combinación? El polvo en los discos protoplanetarios típicos comienza siendo amorfo, similar al vidrio, no cristalino. Para cristalizar, los granos deben recocerse a temperatura moderada durante un período prolongado o, como parece ocurrir aquí, fundirse completamente y luego enfriarse. La segunda ruta retrasa el reloj químico; todo lo que se forma después de ese punto cuenta la historia de un nuevo sistema planetario. Los datos del Webb muestran tanto la fusión como el primer destello de roca sólida.
Para determinar dónde se desarrolla la acción se necesitó la visión de radio del ALMA. El conjunto cartografió la emisión de monóxido de silicio en longitudes de onda milimétricas. Estos mapas no mostraron indicios del gas en el chorro de alta velocidad de HOPS-315, un estrecho chorro que se aleja de la estrella. En cambio, la señal se aferró a un anillo estrecho, no más ancho que la órbita de Marte. En otras palabras, el vapor de roca se desplaza dentro del propio disco, justo donde los planetas comienzan a fusionarse.
Merel van ‘t Hoff, coautora de la Universidad de Purdue, llama al resultado “una foto de bebé de nuestro propio Sistema Solar” y dice que “estamos viendo un sistema que se parece a cómo se veía nuestro Sistema Solar cuando apenas comenzaba a formarse”.
Señala que los minerales aparecen aproximadamente a la misma distancia orbital que el cinturón de asteroides actual. Esta coincidencia refuerza la idea de que el interior polvoriento de HOPS-315 refleja las condiciones de la nebulosa que dio origen a la Tierra.
En su informe, el equipo afirma que una región de “termostato” se encuentra cerca de una unidad astronómica dentro del disco. El material se desplaza en espiral hacia el interior, cruza la línea de vapor de roca, se convierte en gas, luego asciende y se enfría. Al enfriarse, los minerales se condensan capa a capa. La turbulencia agita la mezcla, elevando algunos granos a una altura suficiente para que los telescopios los detecten contra capas de fondo más calientes. Los modelos informáticos predijeron dicha zona; el Webb acaba de proporcionar la primera prueba observacional.
La propia mezcla mineral cuenta una historia más profunda. La forsterita aparece en numerosos discos, pero la considerable proporción de enstatita —y un toque de sílice pura— sugiere que parte del vapor perdió magnesio al principio, probablemente porque algunos granos se aglomeraron rápidamente y se salieron de circulación. Esta aglomeración es el primer paso en la escalera que lleva del polvo a los asteroides y a los planetas.
El ALMA añadió otra pista: el chorro de la estrella muestra mucho menos silicio de lo esperado en comparación con el monóxido de carbono. Si el silicio falta en el gas, ya debe estar atrapado en sólidos que nunca alcanzan el punto de lanzamiento del chorro. La naturaleza parece estar manteniendo los componentes formadores de rocas cerca de la estrella, justo donde los mundos futuros los necesitan.
Elizabeth Humphreys, directora del programa europeo ALMA, que no participó en el proyecto, elogió el enfoque del telescopio conjunto.
“Me impresionó mucho este estudio, que revela una etapa muy temprana de la formación planetaria. Sugiere que HOPS-315 puede utilizarse para comprender cómo se formó nuestro propio Sistema Solar. Este resultado destaca la eficacia combinada del JWST y el ALMA para explorar discos protoplanetarios”.
¿Qué sigue? Los investigadores pretenden volver a visitar HOPS-315 para ver si los cristales frescos crecen, se desplazan hacia afuera o se hunden. También están revisando el archivo del Webb en busca de sistemas similares vistos desde ángulos igualmente afortunados. Cada nueva observación agudizará la nueva perspectiva sobre cuán comunes —o raros— podrían ser los mundos similares a la Tierra en toda la galaxia.
Por ahora, HOPS-315 ofrece un lugar privilegiado para observar un proceso que antaño estuvo oculto en meteoritos y modelos. La estrella puede tener solo unos pocos cientos de miles de años, pero su disco ya contiene posibles planetas en el futuro. Para los observadores de estrellas en la Tierra, esto convierte al nuevo destello de Orión en uno de los laboratorios más intrigantes del cielo.
Los hallazgos aparecieron en la revista Nature.
Fuente: ZME Science.
