Fotomontaxe: a la izquierda la científica asturiana Noemí Pinilla-Alonso;
al fondu una recreación de la estrella HD 181327 y el so discu d’escombros
/ LNE / NASA / ESA / CSA / STScI / Ralf Crawford (STScI)
L’orixe del nuesu sistema solar, la disposición de los planetes y la presencia d’elementos que dexaron l’apaición de la vida son una de les principales esmoliciones de los astrofísicos, que non solo esquicen el nuesu planeta y aquello que lu arrodia para atopar respuestes, sinón que tamién busquen en soles alloñaos sistemes en formación que dean pistes.
L’astrofísica asturiana Noemí Pinilla-Alonso, investigadora de la Universidá d’Uviéu, participa nun afayu que dexa responder a delles entrugues relevantes: en concretu si la presencia de xelu ye habitual n’otres estrelles y los sos sistemes planetarios. Y tamién, si la hestoria de formación del nuesu Sistema Solar ye común nel universu.
Por aciu midíes realizaes col telescopiu espacial James Webb, los científicos pudieron detectar presencia de xelu d’agua n’estáu cristalín nun alloñáu sistema solar en formación, denomináu HD 181327, onde una nueva estrella asitiada a unos 155 años lluz de la Tierra entá permanez arrodiada de los restos del procesu de formación planetaria: el denomináu “discu d’escombros”.
La relevancia del afayu ta en qu’esta ye la primer vegada que los astrofísicos constaten la presencia inequívoca de xelu d’agua nun discu d’escombros fuera del Sistema Solar.
L’afayu publicar na revista Nature, nun artículu que robla un equipu internacional de astrofísicos lideráu por Chen Xie, de la Universidá John Hopkins. L’asturiana Noemí Pinilla-Alonso, del Institutu de Ciencies y Tecnoloxíes Espaciales d’Asturies (ICTEA) y beneficiaria del programa ATRAI del Ministeriu, incorporar a la investigación pola so amplia esperiencia nel estudiu de los oxetos xelaos del Sistema Solar.
Les sos conocencies fueron relevantes para interpretación de los datos. Chen Xie comprobó, a la lluz de les midíes, la posible presencia d’un discu de pequenos cuerpos xelaos, similar al que pudo dar orixe a la denominada petrina de Kuiper, que s’estiende más allá de la órbita de Neptuno. Por ello, contactó cola astrofísica asturiana dáu la so conocencia para interpretar los datos de midida d’esti tipu d’oxetos.
La hipótesis de la presencia de xelu d’agua nos discos d’escombros de les estrelles considerábase altamente probable dende va años, pero hasta agora nun había constataciones clares. El telescopiu James Webb convirtióse nun aliáu esencial. “Cuando yera estudiante de posgrado fai 25 años, el mio asesor díxome que tendría d’haber xelu ende, pero antes de Webb nun teníamos preseos lo suficientemente sensibles pa estes observaciones”, afirma l’astrofísica Christine Chen, una de les firmantes y astrónoma del Institutu de Ciencies del Telescopiu Espacial en Baltimore.
Pa entender qué ye un discu d’escombros” precísase conocer un pocu cómo ye la dinámica de formación de planetes alredor d’una estrella.
Los sistemes solares nacen d’una gran nube molecular, compuesta principalmente por hidróxenu y por pequenu cantidaes d’elementos más pesaos, como carbonu, osíxenu, siliciu o fierro, procedentes de les esplosiones de supernovas en xeneraciones anteriores. Esta nube molecular sufre, por dalguna perturbación gravitacional, un lentu colapsu, de cuenta que’l material concentrar nun puntu, xenerando una protoestrella, ente que’l restu de material permanez alredor constituyendo un discu protoplanetario o de acreción, que ta constituyíu por gas, polvu, xelu y elementos pesaos. Esi discu va dar orixe a planetes, llunes, asteroides o cometes.
A midida que esti discu evoluciona, conformando amestaos cada vez más pesaos y perdiendo el componente gaseosu, xenérense pequenos oxetos de dellos kilómetros de diámetru, denominaos planetesimales. La composición d’esos planetesimales depende de la distancia a la que s’atopen de la estrella naciente. Asina, na zona más próxima fórmense planetes predresos (como son Mercuriu o Venus); n’una zona entemedia, más fría, puede esistir agua líquido o vapor, como asocede en La Tierra, na zona más alloñada, más allá de la llamada “llínea de nieve”, l’agua y otros componentes volátiles conxélense y aníciense planetes xelaos y xigantes, como lo son los más alloñaos del nuesu Sol.
A midida que trescurren millones d’años, la nueva estrella yá consiguió crear dellos planetes y los restos que nun s’integraron nellos conformen petrines d’escombros producíos polos choques entre planetesimales y material que nun s’incorporó al procesu de formación planetariu. Nel nuesu Sistema Solar, na petrina d’asteroides (ente Marte y Xúpiter) o na alloñada petrina de Kuiper.
HD 181327 yera xuna vieya conocida, pero nun se mirara a xeitu.
El sistema solar HD 181327 foi estudiáu yá n’anteriores ocasiones. Constitúi una redolada planetaria mozu ideal por que los científicos evalúen cómo se formó’l nuesu Sistema Solar. La estrella ye del denomináu tipu F6 (esto ye, llixeramente mayor en tamañu qu’el nuesu Sol, más caliente y lluminosa). Ye bien nuevu, con una edá que ronda los 20 millones d’años, frente a los 4.600 millones d’años del nuesu Sol. Por tanto, el so sistema planetariu atopar nuna etapa más primixenia.
El discu d’escombros foi yá detectáu por aciu observaciones realizaes pol interferómero ALMA (Chile) y el telescopiu Hubble. Foi identificáu en 2006, y yá quedaba clara la so disposición espacial qu’apuntaba xuna semeyanza cola petrina de Kuiper. Midíes col telescopiu espacial Spitzer apuntaron l’ausencia del discu de gas y la presencia de polvu en forma de partícules poroses de silicatos, de la mesma suxuría la posible presencia de xelu d’agua, anque los datos nun dexaben constatala. Más tarde, con ALMA topó presencia de monóxidu de carbonu gaseoso, un componente d’alta volatilidá que n’el nuesu sistema solar detéctase como xelu solo nos cuerpos más fríos.
Precisamente los trabayos desenvueltos pola asturiana Noemí Pinilla-Alonso na caracterización espectral d’oxetos del Sistema Solar allugaos más allá de Plutón, como Haumea o Sedna, convertir nuna esperta n’identificar les buelgues” del xelu nos espectros de lluz.
Denomínase Zona de Fresnel (pol físicu francés Augustin-Jean Fresnel) al volume d’enerxía finito ente un emisor y un receptor. La conexón ente estos ye una onda electromagnética.
La clave ta nel picu de Fresnel: la buelga inequívoca del xelu cristalino. Una d’eses buelgues clares ye’l denomináu “picu de Fresnel”, xuna firma inequívoca del xelu d’agua cristalino. Producir nos llargores d’onda na redolada de los 3,1 micrómetros, dientro del infrarroxu. La lluz, a esi llargor d’onda, sufre fenómenos de refraición interna y reflexón cuando incide sobro superficies llises y regulares de materiales que cunten con un altu índiz de refraición, lo qu’asocede col xelu d’agua cristalizáu. Asocede amás, cuando les partícules tienen un tamañu asitiáu na redolada del milímetru.
La presencia del picu de Fresnel” dexó detectar xelu nos aníos de Saturno, na superficie de la mayoría de los cuerpos xelaos de la petrina de Kuiper que contienen agua y en satélites conxelaos como Europa o Encélado.
La observación col telescopiu James Webb del discu d’escombros de la estrella HD 181327 fíxose rastrexando la emisión nel infrarroxu a distintes distancies de la estrella. Asina, el picu de Fresnel” apaeció en dos zones: l’asitiada a una distancia ente les 90 y 105 unidaes astronómiques, y l’esistente a una distancia ente 105 y 120 unidaes astronómiques (xuna unidá astronómica equival a la distancia ente la Tierra y el Sol, unos 150 millones de kilómetros).
Les pistes dexaron a los científicos llograr dos conclusiones: neses rexones esternes esisten granos de xelu cristalizáu de tamañu considerable y, amás, fueron lliberaos apocayá gracies a el choque d’otros cuerpos y caltiénense gracies a les condiciones de temperatura neses zones.
¿Por qué ye importante esti descubrimientu? L’afayu ye relevante por diversu motivos.
- Primero, dexa constatar lo que los modelos teóricos veníen señalando dende va décades: que nos discos d’escombros tendría d’esistir xelu. Dellos estudios suxurir, pero esistía hasta agora xuna confirmación sólida y clara, garantizada por esa prueba irrefugable que constitúi la detección del picu de Fresnel.
- Tamién reafita qu’el nuesu Sistema Solar nun ye nenguna casualidá estraña nel universu. La estrella HD 181327 ye muncho más nueva qu’el nuesu sol y con una dinámica planetaria que nun ye esactamente igual, pero que sí caltien bien de semeyances. La nuesa petrina de Kuiper nun ye tampoco xuna singularidá, sinón un restu habitual nos procesos de formación de planetes.
