El Telescopio Webb detecta química rica en carbono en discos de formación de planetas alrededor de estrellas jóvenes

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha realizado un descubrimiento innovador que revela una amplia variedad de gases ricos en carbono que rodean una estrella de muy baja masa.

Este hallazgo puede arrojar luz sobre cómo se forman los planetas alrededor de este tipo de estrellas.

Se sabe que los planetas se forman en discos de gas y polvo que orbitan alrededor de estrellas jóvenes, y el Mid-Infrared Disk Survey (MINDS), dirigido por Thomas Henning del Instituto Max Planck de Astronomía, tiene como objetivo comprender la química y las propiedades físicas de estos discos.

En un estudio reciente, los investigadores examinaron el área alrededor de una estrella de muy baja masa, ISO-ChaI 147, que tiene sólo 0,11 veces la masa de nuestro Sol.

Este estudio, publicado en la revista Cienciautilizó el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) en JWST para observar el disco circundante de la estrella.

«Estas observaciones no son posibles desde la Tierra porque nuestra atmósfera absorbe las correspondientes emisiones de gases», explicó el autor principal Aditya Arabhavi de la Universidad de Groningen. «Antes sólo detectábamos acetileno (C2H2) en este objeto. La mayor sensibilidad del JWST nos permitió detectar emisiones más débiles de moléculas menos abundantes».

La colaboración MINDS descubrió gas a temperaturas de alrededor de 300 Kelvin (unos 30 grados Celsius), rico en moléculas que contienen carbono pero carentes de moléculas ricas en oxígeno. Esta composición es muy diferente a la de los discos alrededor de estrellas como el Sol, donde moléculas como el agua y el dióxido de carbono son más comunes. Por ejemplo, el disco alrededor de la estrella PDS 70 contiene grandes cantidades de vapor de agua, lo que pone de relieve cómo los discos alrededor de estrellas de muy baja masa evolucionan de manera diferente.

La cantidad y distribución de material en estos discos determina el tamaño y la cantidad de planetas que se pueden formar. Las observaciones sugieren que los planetas rocosos, de tamaño similar a la Tierra, se forman de manera más eficiente alrededor de estrellas de muy baja masa que los gigantes gaseosos como Júpiter. En consecuencia, estas pequeñas estrellas, que son las más comunes en el universo, albergan la mayoría de planetas rocosos.

El estudio JWST encontró que el gas en la región de formación de planetas de ISO-ChaI 147 es rico en carbono. Esto puede deberse a que el carbono se elimina del material sólido que forma los planetas rocosos, lo que podría explicar por qué la Tierra es relativamente pobre en carbono. El instrumento MIRI de JWST reveló la química de hidrocarburos más rica vista en un disco protoplanetario, incluidas 13 moléculas que contienen carbono como el benceno (C6H6) y la primera detección de etano (C2H6) fuera de nuestro Sistema Solar. El equipo también identificó etileno (C2H4), propino (C3H4) y el radical metilo (CH3) por primera vez en un disco protoplanetario.

«Muchas atmósferas primarias de estos planetas probablemente estarán dominadas por compuestos de hidrocarburos en lugar de gases ricos en oxígeno como el agua y el dióxido de carbono», dijo Henning. El estudio demostró que el gas rico en carbono se mueve rápidamente en la zona donde normalmente se forman los planetas terrestres en estos discos.

El equipo utilizó el espectrógrafo de MIRI para dividir la luz infrarroja del disco en pequeñas bandas de longitud de onda, identificando firmas moleculares individuales. Este método reveló una gran cantidad de moléculas orgánicas, pero no se encontró agua ni monóxido de carbono.

Los investigadores planean ampliar su estudio a más discos alrededor de estrellas de muy baja masa para comprender mejor cuán comunes son estas regiones de formación de planetas ricas en carbono. «Más estudios nos ayudarán a comprender cómo se forman estas moléculas», explicó Henning.

«Varias características de los datos siguen sin identificarse y requieren más espectroscopía para interpretar completamente nuestras observaciones».

Fuente: Sociedad Max Planck.