Nuevas observaciones del Telescopio Espacial James Webb sugieren que la cantidad de gas neón ionizado presente en los discos polvorientos de formación de planetas puede decirnos qué tan rápido deben formarse los planetas antes de que el disco desaparezca.
Se cree que los planetas nacen en discos de gas y polvo que giran alrededor de estrellas recién nacidas. Los astrónomos han observó estos discos anteriormente, pero todo el proceso de formación planetaria lleva cientos de miles, si no millones, de años. Esto significa que generalmente no vemos que los discos cambien en períodos cortos de tiempo. En cambio, las funciones simplemente aparecen como instantáneas congeladas en el tiempo.
Sin embargo, el telescopio espacial James Webb observó un cambio bastante sustancial en un disco de formación de planetas.
En 2008, un equipo dirigido por Catherine Espaillat, entonces estudiante de la Universidad de Michigan pero ahora en la Universidad de Boston, utilizó el modelo de la NASA. Telescopio espacial Spitzer para detectar una línea de emisión infrarroja asociada con neón doblemente ionizado ([Ne III]). La señal provino de un disco de formación de planetas que rodea a la joven estrella SZ Chamaeleontis (SZ Cha). Un átomo se “ioniza” cuando uno de sus electrones externos es golpeado por un fotón de alta energía y desplazado; Los átomos “doblemente ionizados” implican la pérdida de dos electrones tras el impacto de dos fotones.
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Cuando se detecta inicialmente, la presencia de [Ne III] en SZ Cha, el disco se consideraba una rareza entre los discos normalmente bombardeados por rayos X de sus jóvenes estrellas madre. En realidad, su existencia implicaba que, en lugar de rayos X, la radiación de menor energía en forma de ultravioleta extremo (EUV) debe ser el tipo dominante de campo de radiación en el sistema SZ Cha. Se cree que este tipo de radiación devora todo el gas y el polvo del disco de formación de planetas, rompiendo las moléculas, pero no se cree que desintegre los discos tan rápido como los rayos X. Los rayos X pueden erosionar un planeta. formando disco 100 veces más rápido que la luz ultravioleta.
Así, la velocidad a la que un disco se «evapora» y, por tanto, el tiempo que tienen los planetas para formarse dentro de ese disco antes de que desaparezca, depende de la energía de la radiación presente.
Sin embargo, cuando Espaillat y su equipo siguieron a SZ Cha en 2023 con el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de JWST, descubrieron que el neón doblemente ionizado tenía distintos grados de efecto. desaparecido en comparación con la cantidad de neón monoionizado [Ne II]. Esta ausencia de neón doblemente ionizado implica que la radiación de rayos X, en lugar de la ultravioleta, ha surgido efectivamente como el campo de radiación dominante en el sistema SZ Cha.
En última instancia, este descubrimiento podría tener grandes implicaciones para nuestra comprensión de la rapidez con la que deben formarse los planetas antes de que sus discos se disipe.
«En los modelos informáticos de sistemas en desarrollo, la radiación ultravioleta extrema permite un millón de años más de formación de planetas que si la evaporación fuera causada principalmente por rayos X», afirmó en un estudio Thanawuth Thanathibodee, de la Universidad de Boston. declaración.
Como tal, la abundancia de neón doblemente ionizado podría tomarse como un indicador de la cantidad de radiación ultravioleta versus rayos X que impactan un disco de formación de planetas en un momento dado. Al medir su abundancia, los astrónomos pueden limitar mejor la escala de tiempo en la que deben formarse los planetas dentro de un sistema antes de que sus discos natales se disipe.
Observaciones terrestres adicionales también revelaron una pieza del rompecabezas: el espectrómetro CHIRON en el telescopio SMARTS de 1,5 metros en el Observatorio Interamericano en Cerro Tololo midió las emisiones de hidrógeno alfa «desplazadas hacia el azul» asociadas con la estrella del sistema SZ Cha. . El desplazamiento hacia el azul es un desplazamiento Doppler que indica que algo en el universo distante se está moviendo hacia nosotros (en este caso, el hidrógeno).
Los científicos interpretan la situación como un «viento estelar» de partículas que emanan de la estrella y se acercan a nuestro rincón del cosmos.
Se cree que el viento es lo suficientemente denso como para absorber la luz ultravioleta y, al mismo tiempo, permitir el paso de los rayos X, lo que permite que los rayos X se impongan en la evolución del sistema estelar. El hecho de que se observara neón doblemente ionizado en 2008 pero no quince años después, en 2023, sugiere que el viento podría ser variable y tal vez relacionado con el tipo de radiación que impregna el disco de formación de planetas del sistema estelar.
Ahora están previstos más estudios, no sólo con el JWST sino también con otros observatorios, que abarcan diferentes partes del mundo. espectro electromagnético para intentar llegar al fondo de lo que está sucediendo en el sistema SZ Cha. Con suerte, esto ayudará a los científicos a detectar finalmente las fluctuaciones del viento estelar. «Necesitamos repensar, reobservar y recopilar más información», dijo Espaillat.
«Seguiremos las señales de neón».
Un artículo sobre estos resultados fue publicado el miércoles 15 de noviembre en Cartas de la revista astrofísica..
