En 2003, el telescopio Hubble sorprendió a los astrónomos al descubrir evidencia de un planeta masivo orbitando una estrella muy antiguacasi tan antiguo como el universo mismo. Este descubrimiento planteó una pregunta importante: ¿cómo podría formarse un planeta en una época en la que las estrellas apenas contenían los elementos pesados necesarios para construir planetas? Este dilema desafió las teorías aceptadas sobre la formación de planetas y dejó una cuestión sin resolver durante dos décadas.
Ahora, gracias a la precisión del Telescopio Espacial James Webb, los científicos han podido arrojar luz sobre este misterio. Este instrumento ha utilizado su capacidad para observar en el infrarrojo y analizar espectros estelares para confirmar que discos protoplanetarios —los “cinturones” de gas y polvo donde nacen los planetas— Pueden sobrevivir más tiempo de lo que se pensabaincluso en ambientes con muy pocos elementos pesados. Este descubrimiento valida los datos preliminares del Hubble y nos obliga a reescribir modelos de cómo, dónde y cuándo se forman los planetas en el universo.
En el universo primitivo, las estrellas nacieron principalmente de hidrógeno y heliocon apenas trazas de elementos pesados como carbono, oxígeno o hierro. Estos elementos, conocidos en astrofísica como “metales”, son esenciales para la formación de los planetas. Según los modelos clásicos, la falta de metales en aquel entorno primitivo debería haber provocado que los discos protoplanetarios se disiparan rápidamente, dejando poco tiempo para que se formaran los planetas.
Sin embargo, los datos recientes obtenidos por el telescopio Webb contradicen estas suposiciones. Los astrónomos estudiaron el cúmulo de estrellas. NGC 346ubicado en el Pequeña Nube de Magallanesuna galaxia enana cercana que tiene características similares al universo primitivo. Descubrieron que en este entorno, los discos protoplanetarios no sólo persisten por más tiempo, sino que también permiten que los planetas se formen y crezcan, incluso en condiciones aparentemente adversas. Como señaló la investigadora Elena Sabbi, “estos discos tardan hasta diez veces más en desaparecer, lo que da a los planetas mucho más tiempo para desarrollarse”.
El telescopio Webb no sólo observó estos discos, sino que utilizó su instrumento NIRSpec para capturar los espectros de las estrellas rodeadas por ellos. Este análisis espectral reveló las “huellas dactilares” químicas de los gases y polvos presentes en los discos, confirmando que Están activos y en proceso de impulsar la formación de planetas incluso después de 20 o 30 millones de años.mucho más allá del límite de 2 o 3 millones de años que se creía hasta ahora.
Esta capacidad de observar detalles químicos es lo que distingue a Webb del Hubble. Si bien Hubble había sugerido la existencia de discos en NGC 346, no pudo confirmar si eran funcionales o simplemente desechos inertes. Ahora, gracias a Webb, sabemos que los discos continúan “engullendo material” y son viables para la formación planetaria. Este hallazgo también respalda la posibilidad de que planetas gigantes como Júpiter se formaran muy temprano en el universo.
Uno de los avances más importantes del telescopio James Webb es su capacidad para analizar el entorno inmediato de estrellas jóvenes con un detalle sin precedentes. En su estudio del cúmulo NGC 346, los investigadores utilizaron espectroscopía avanzada para identificar los componentes químicos presentes en los discos protoplanetarios, las estructuras de gas y polvo donde se forman los planetas. miremos un par de gráficos muy interesantes que vienen en el periódico, bajo el título “Figura 6”.
El análisis espectral mostró dos componentes clave en los discos de las estrellas estudiadas: hidrógeno molecular frío (H₂) mi hidrógeno atómico caliente. Estas “huellas dactilares químicas” son señales de que el material del disco aún está dinámico y está en proceso de ser acumulado tanto por la estrella como por los planetas en formación. Sorprendentemente, estas características se observaron en estrellas de entre 20 y 30 millones de años, una edad mucho mayor de la esperada para que estos discos permanecieran activos.
Para validar estos datos, Los científicos compararon el espectro del disco con el del entorno inmediato de la estrella.. El ambiente, compuesto principalmente de gas interestelar, no presentó los mismos picos químicos, lo que confirma que el disco protoplanetario mantiene su capacidad de formar planetas. Este resultado contradice las predicciones teóricas que sugerían que los discos en entornos de baja metalicidad, como NGC 346, deberían disiparse rápidamente.
El objetivo de este panel es mostrar cómo se agrupan las estrellas con discos en ciertas regiones del diagrama. Las estrellas con discos tienden a ser más jóvenes y menos evolucionadas.
Este diagrama proporciona información sobre cómo cambian la temperatura y la luminosidad a medida que evolucionan las estrellas. Las estrellas con discos activos se encuentran en las primeras etapas de evolución, lo que respalda la idea de que Estos discos tienen una larga vida útil en entornos de baja metalicidad..
El misterio no termina aquí. Si las estrellas jóvenes del universo primitivo tuvieran tan pocos elementos pesados, ¿Qué permitió que tus discos sobrevivieran tanto tiempo? Los astrónomos sugieren dos posibles explicaciones.
La primera tiene que ver con la Presión de radiación ejercida por la estrella sobre el disco.. En ambientes con menos metales, esta presión es menos eficiente a la hora de dispersar el material del disco, lo que le permite permanecer alrededor de la estrella por más tiempo. Esto significa que, aunque los discos son menos densos, tienen más tiempo para que las partículas de polvo se aglomeren, formando “guijarros” y, eventualmente, núcleos planetarios.
La segunda posibilidad apunta al tamaño inicial de las nubes de gas de las que nacen las estrellas. En ambientes pobres en metales, estas nubes pueden ser más grandeslo que genera discos más masivos. Un disco más grande necesita más tiempo para disiparse, incluso en condiciones normales. Ambas propuestas, combinadas, ofrecen una visión más clara de cómo podrían surgir planetas en entornos tan extremos y primitivos.
Este descubrimiento tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión del universo. En primer lugar, sugiere que la formación de planetas es un proceso más flexible y diverso de lo que se pensaba anteriormente. Anteriormente, los astrónomos creían que los planetas requerían una “receta específica” de materiales y condiciones. Ahora sabemos que pueden formarse incluso en entornos donde esa receta es incompleta o diferente.
En segundo lugar, amplía nuestra perspectiva sobre dónde buscar planetas en el cosmos. Si los planetas pudieron formarse en el universo primitivo, entonces podrían estar presentes en lugares que antes se consideraban improductivos para la formación planetaria. Esto podría incluir galaxias enanas o regiones remotas con baja metalicidad.
Además, obliga a los astrofísicos a revisar los modelos teóricos de la evolución estelar y planetaria. Los procesos que permiten la formación de planetas en discos de larga vida podrían ser más comunes de lo que se creía hasta ahora, afectando incluso la estimación de cuántos planetas habitables podrían existir en el universo.
Finalmente, Este descubrimiento también nos conecta con nuestras raíces cósmicas.. Si los planetas pueden surgir en condiciones tan austeras, se refuerza la idea de que el universo está intrínsecamente “diseñado” para la diversidad y evolución de sistemas complejos, como el nuestro.
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