Los astrónomos llevan mucho tiempo buscando una evidencia que explique por qué los cometas en las afueras de nuestro sistema solar contienen silicatos cristalinos, ya que los cristales requieren un calor intenso para formarse y estas “bolas de nieve sucias” pasan la mayor parte del tiempo en el ultrafrío Cinturón de Kuiper y la Nube de Oort. Ahora, observando más allá de nuestro sistema solar, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha proporcionado la primera evidencia concluyente que vincula la existencia de estas condiciones. El telescopio mostró claramente por primera vez que la parte interior caliente del disco de gas y polvo que rodea a una estrella muy joven en formación activa es donde se forjan los silicatos cristalinos. El Webb también reveló una potente corriente de aire que transporta los cristales a los bordes exteriores de este disco. En comparación con nuestro propio sistema solar, completamente formado y prácticamente libre de polvo, los cristales se estarían formando aproximadamente entre el Sol y la Tierra. Las sensibles observaciones en el infrarrojo medio realizadas por el Webb a la protoestrella, catalogada como EC 53, también muestran que los potentes vientos del disco estelar probablemente estén catapultando estos cristales a lugares distantes, como el borde increíblemente frío de su disco protoplanetario, donde podrían formarse cometas.
“Las emanaciones estratificadas de EC 53 podrían levantar estos silicatos cristalinos recién formados y transferirlos hacia afuera, como si estuvieran en una autopista cósmica”, afirmó Jeong-Eun Lee, autor principal de un nuevo artículo en Nature y profesor de la Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur). “El Webb no solo nos mostró exactamente qué tipos de silicatos se encuentran en el polvo cerca de la estrella, sino también dónde se encuentran antes y durante una explosión”.
El equipo utilizó el instrumento MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del Webb para recopilar dos conjuntos de espectros altamente detallados con el fin de identificar elementos y moléculas específicos y determinar sus estructuras. A continuación, mapearon con precisión la ubicación de cada elemento, tanto cuando EC 53 está “tranquila” (pero aún “mordisqueando” gradualmente su disco) como cuando está más activa (lo que se conoce como fase de estallido).
Esta estrella, que ha sido estudiada por este equipo y otros durante décadas, es altamente predecible. (Otras estrellas jóvenes tienen estallidos erráticos, o sus estallidos duran cientos de años). Aproximadamente cada 18 meses, EC 53 comienza una fase de estallido explosivo de 100 días, acelerando el ritmo y devorando por completo el gas y el polvo cercanos, a la vez que expulsa parte de su entrada en potentes chorros y flujos de salida. Estas expulsiones pueden arrojar algunos de los cristales recién formados a las afueras del disco protoplanetario de la estrella. “Incluso como científico, me sorprende que podamos encontrar silicatos específicos en el espacio, como la forsterita y la enstatita cerca de EC 53”, afirmó Doug Johnstone, coautor e investigador principal del Consejo Nacional de Investigación de Canadá. “Estos son minerales comunes en la Tierra. El componente principal de nuestro planeta es el silicato”. Durante décadas, la investigación también ha identificado silicatos cristalinos no solo en cometas de nuestro sistema solar, sino también en discos protoplanetarios distantes alrededor de otras estrellas ligeramente más antiguas, pero no ha podido determinar con precisión cómo llegaron allí. Con los nuevos datos del Webb, los investigadores ahora comprenden mejor cómo podrían ser posibles estas condiciones.
“Es increíblemente impresionante que el Webb no solo pueda mostrarnos tanto, sino también dónde está todo”, afirmó Joel Green, coautor y científico de instrumentos del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. “Nuestro equipo de investigación mapeó cómo se mueven los cristales por todo el sistema. Hemos demostrado eficazmente cómo la estrella crea y distribuye estas partículas superfinas, cada una significativamente más pequeña que un grano de arena”. Los datos MIRI del Webb también muestran claramente los estrechos chorros de gas caliente de alta velocidad de la estrella cerca de sus polos, así como los flujos de salida ligeramente más fríos y lentos que provienen de la zona más interna y caliente del disco que alimenta a la estrella. La imagen superior, tomada por otro instrumento del Webb, NIRCam (Cámara de Infrarrojo Cercano), muestra un conjunto de vientos y luz dispersa del disco de EC 53 como un semicírculo blanco inclinado hacia la derecha. Sus vientos también fluyen en dirección opuesta, aproximadamente detrás de la estrella, pero en luz infrarroja cercana, esta región aparece oscura. Sus chorros son demasiado pequeños para distinguirlos.
Ilustración: NASA, ESA, CSA, Elizabeth Wheatley (STScI)
Mire hacia el futuro
EC 53 aún está envuelta en polvo y podría seguir así durante otros 100.000 años. Durante millones de años, mientras el disco de una estrella joven está densamente poblado por diminutos granos de polvo y guijarros, se producirán innumerables colisiones que podrían ir formando lentamente una serie de rocas más grandes, lo que eventualmente conducirá a la formación de planetas terrestres y gigantes gaseosos. A medida que el disco se asienta, tanto la propia estrella como cualquier planeta rocoso terminarán de formarse, el polvo se disipará en gran medida (ya no obstruirá la vista) y una estrella similar al Sol permanecerá en el centro de un sistema planetario despejado, con silicatos cristalinos esparcidos por todas partes.
EC 53 forma parte de la Nebulosa de la Serpiente, que se encuentra a 1.300 años luz de la Tierra y está repleta de estrellas en formación activa.
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, explora mundos distantes alrededor de otras estrellas e investiga las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Para obtener más información en Inglés sobre Webb, visite https://science.nasa.gov/webb
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Creditos: NASA