Webb descubre numerosas moléculas de carbono alrededor de una estrella joven
Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial James Webb para estudiar el disco alrededor de una estrella joven y de muy baja masa. Los resultados revelan la química de hidrocarburos más rica observada hasta la fecha en un disco protoplanetario —incluyendo la primera detección extrasolar de etano— y contribuyen a nuestra comprensión en evolución de la diversidad de los sistemas planetarios.
Los planetas nacen en discos de gas y polvo que orbitan estrellas jóvenes. Se ha observado que los mundos terrestres se forman más fácilmente que los gigantes gaseosos alrededor de estrellas de muy baja masa; empero, la composición química de sus discos es mayormente desconocida. Crédito: NASA/JPL-Caltech.
En un nuevo estudio, el equipo del MIRI Mid-Infrared Disk Survey (MINDS) exploró la región alrededor de una estrella de muy baja masa de 0.11 masas solares, conocida como ISO-ChaI 147, descubriendo que el gas en la región de formación de planetas de la estrella es rico en carbono. Esto, sugieren, podría deberse a que este elemento se elimina del material sólido del cual pueden formarse los planetas rocosos, lo que podría explicar por qué la Tierra es relativamente pobre en carbono.
«Webb tiene una mejor sensibilidad y resolución espectral que los telescopios espaciales infrarrojos anteriores», explicó el autor principal Aditya Arabhavi de la Universidad de Groningen en los Países Bajos. «Estas observaciones no son posibles desde la Tierra porque las emisiones están bloqueadas por la atmósfera. Anteriormente, solo podíamos identificar emisiones de acetileno (C2H2) de este objeto. Sin embargo, la mayor sensibilidad y resolución espectral de Webb nos permitió detectar emisiones débiles de moléculas menos abundantes. También nos permitió entender que estas moléculas de hidrocarburos no solo son diversas, sino también abundantes».
El espectro revelado por el instrumento Mid-InfraRed (MIRI) del telescopio espacial muestra la química de hidrocarburos más rica observada hasta la fecha en un disco protoplanetario, consistiendo en 13 moléculas portadoras de carbono hasta el benceno. Esto incluye la primera detección extrasolar de etano (C2H6), el hidrocarburo completamente saturado más grande detectado fuera de nuestro sistema solar.
El espectro de la estrella ISO-ChaI 147, revelado por el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del telescopio espacial James Webb, muestra la química de hidrocarburos más rica observada hasta la fecha en un disco protoplanetario. Crédito: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI).
Dado que se espera que los hidrocarburos completamente saturados se formen a partir de moléculas más básicas, su detección en el susodicho entorno proporciona pistas sobre el entorno químico. El equipo también detectó con éxito etileno (C2H4), propino (C3H4) y el radical metilo (CH3), por primera vez en un disco protoplanetario.
«Estas moléculas ya han sido detectadas en nuestro sistema solar, por ejemplo, en cometas como 67P/Churyumov–Gerasimenko y C/2014 Q2 (Lovejoy)», añadió Arabhavi. «Es increíble que ahora podamos ver el baile de estas moléculas en las cunas planetarias. Es un entorno de formación de planetas muy diferente al que usualmente imaginamos».
El equipo indica que estos resultados tienen grandes implicaciones para la astroquímica en el interior de 0.1 UA y los planetas que se forman allí.
«Esto es profundamente diferente de la composición que vemos en discos alrededor de estrellas tipo solar, donde dominan las moléculas portadoras de oxígeno —como el dióxido de carbono y el agua—», señaló la miembro del equipo Inga Kamp, también de la Universidad de Groninga. «Este objeto establece que estos son una clase única de objetos».
«Es increíble que podamos detectar y cuantificar la cantidad de moléculas que conocemos bien en la Tierra, como el benceno, en un objeto que está a más de 600 años luz de distancia», agregó la miembro del equipo Agnés Perrin del Centro Nacional de Investigación Científica en Francia.
A continuación, el equipo científico pretende ampliar su estudio a una muestra más grande de discos alrededor de estrellas de muy baja masa para desarrollar su comprensión de cuán comunes son estas exóticas regiones de formación de planetas ricos en carbono.
«La expansión de nuestro estudio también nos permitirá comprender mejor cómo pueden formarse estas moléculas», explicó el miembro del equipo y PI del programa MINDS, Thomas Henning, del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania. «Aún hay varias características en los datos de Webb sin identificar, por lo que se requiere más espectroscopía para interpretar completamente nuestras observaciones».
Este trabajo también resalta la necesidad crucial de que los científicos colaboren entre disciplinas. El equipo apunta a que estos resultados y los datos acompañantes puedan contribuir a otros campos, incluyendo la física teórica, la química y la astroquímica, para interpretar los espectros e investigar nuevas características en este rango de longitud de onda.
Estos resultados han sido publicados en la revista Science.
