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| En un lapso de tiempo del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) utilizado para detectar el agua distante, se ve una bola de fuego cósmica cruzando el cielo en la parte inferior izquierda. (Crédito de la imagen: ESO/C. Malin) |
Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los astrónomos han detectado agua gaseosa en el disco de formación de planetas alrededor de la estrella V883 Orionis. Esta agua lleva una firma química que explica el viaje del agua desde las nubes de gas de formación estelar hasta los planetas, y apoya la idea de que el agua en la Tierra es incluso más antigua que nuestro Sol.
"Ahora podemos rastrear los orígenes del agua en nuestro Sistema Solar hasta antes de la formación del Sol", afirma John J. Tobin, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de EE.UU. y autor principal del estudio publicado hoy en Nature.
Este descubrimiento se realizó estudiando la composición del agua en V883 Orionis, un disco de formación planetaria situado a unos 1300 años luz de la Tierra. Cuando una nube de gas y polvo se colapsa, forma una estrella en su centro. Alrededor de la estrella, el material de la nube también forma un disco. En el transcurso de unos pocos millones de años, la materia del disco se aglomera para formar cometas, asteroides y, finalmente, planetas. Tobin y su equipo utilizaron ALMA, en el que colabora el Observatorio Europeo Austral (ESO), para medir las firmas químicas del agua y su camino desde la nube de formación estelar hasta los planetas.
El agua suele estar formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. El equipo de Tobin estudió una versión ligeramente más pesada del agua en la que uno de los átomos de hidrógeno se sustituye por deuterio, un isótopo pesado del hidrógeno. Dado que el agua simple y la pesada se forman en condiciones diferentes, su proporción puede utilizarse para rastrear cuándo y dónde se formó el agua. Por ejemplo, en algunos cometas del Sistema Solar, esta proporción es similar a la del agua de la Tierra, lo que sugiere que los cometas podrían haber traído agua a la Tierra.
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| Mientras buscaban los orígenes del agua en nuestro Sistema Solar, los científicos se dirigieron a V883 Orionis, una protoestrella única ubicada a 1.305 años luz de distancia de la Tierra. A diferencia de otras protoestrellas, el disco circunestelar que rodea a V883 Ori está lo suficientemente caliente como para que el agua que contiene se haya transformado de hielo en gas, lo que hace posible que los científicos estudien su composición utilizando radiotelescopios como los del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ( ALMA). Las observaciones de radio de la protoestrella revelaron agua (naranja), un continuo de polvo (verde) y gas molecular (azul), lo que sugiere que el agua de esta protoestrella es extremadamente similar al agua de los objetos de nuestro propio Sistema Solar, y puede tener características similares. orígenes. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) |
Anteriormente se había observado el viaje del agua desde las nubes hasta las estrellas jóvenes y, más tarde, desde los cometas hasta los planetas, pero hasta ahora faltaba el vínculo entre las estrellas jóvenes y los cometas. "V883 Orionis es el eslabón perdido en este caso", afirma Tobin. "La composición del agua del disco es muy similar a la de los cometas de nuestro propio Sistema Solar. Esto confirma la idea de que el agua de los sistemas planetarios se formó hace miles de millones de años, antes que el Sol, en el espacio interestelar, y ha sido heredada tanto por los cometas como por la Tierra, relativamente sin cambios."
Pero observar el agua resultó complicado. "La mayor parte del agua de los discos de formación planetaria está congelada en forma de hielo, por lo que suele quedar oculta a nuestra vista", explica Margot Leemker, coautora del estudio y estudiante de doctorado en el Observatorio de Leiden (Países Bajos). El agua gaseosa puede detectarse gracias a la radiación que emiten las moléculas al girar y vibrar, pero esto es más complicado cuando el agua está congelada, donde el movimiento de las moléculas está más limitado. El agua gaseosa puede encontrarse hacia el centro de los discos, cerca de la estrella, donde está más caliente. Sin embargo, estas regiones cercanas están ocultas por el propio disco de polvo, y además son demasiado pequeñas para ser captadas con nuestros telescopios.
Afortunadamente, un estudio reciente ha demostrado que el disco de V883 Orionis es inusualmente caliente. Un espectacular estallido de energía procedente de la estrella calienta el disco "hasta una temperatura en la que el agua ya no está en forma de hielo, sino de gas, lo que nos permite detectarla", afirma Tobin.
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| V883 Orionis es una protoestrella ubicada aproximadamente a 1.305 años luz de la Tierra en la constelación de Orión. Crédito: IAU/Sky & Telescope |
El equipo utilizó ALMA, un conjunto de radiotelescopios situados en el norte de Chile, para observar el agua gaseosa en V883 Orionis. Gracias a su sensibilidad y capacidad para discernir pequeños detalles, pudieron detectar el agua y determinar su composición, así como cartografiar su distribución en el disco. A partir de las observaciones, descubrieron que este disco contiene al menos 1.200 veces la cantidad de agua de todos los océanos de la Tierra.
En el futuro, esperan utilizar el próximo Telescopio Extremadamente Grande de ESO y su instrumento de primera generación METIS. Este instrumento del infrarrojo medio será capaz de resolver la fase gaseosa del agua en este tipo de discos, reforzando el vínculo del camino del agua desde las nubes de formación estelar hasta los sistemas solares. "Esto nos dará una visión mucho más completa del hielo y el gas en los discos de formación planetaria", concluye Leemker.
Fuentes, créditos y referencias: