Vivimos en un sistema solar maduro:se han formado ocho planetas y varios planetas enanos (como Plutón), el último dentro de la región llena de rocas y escombros conocida como el Cinturón de Kuiper. Si pudiéramos retroceder en el tiempo ¿Qué veríamos a medida que se formara nuestro sistema solar? Si bien no podemos responder a esta pregunta directamente, los investigadores pueden estudiar otros sistemas que se están formando activamente, junto con la mezcla de gas y polvo que rodea a sus estrellas aún en formación, para aprender sobre este proceso.

Un equipo dirigido por el Dr. Thomas Henning del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, empleará el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA para examinar más de 50 discos formadores de planetas en varias etapas de crecimiento para determinar qué moléculas están presentes e idealmente identificar similitudes. ayudando a dar forma a lo que sabemos sobre cómo se ensamblan los sistemas solares.

Su investigación con Webb se centrará específicamente en los discos internos de relativamente cercanos, sistemas de formación. Aunque la información sobre estas regiones ha sido obtenida por telescopios anteriores, ninguno coincide con la sensibilidad de Webb, lo que significa que por primera vez aparecerán muchos más detalles. Más, La ubicación espacial de Webb a aproximadamente un millón de millas (1,5 millones de kilómetros) de la Tierra le dará una vista sin obstáculos de sus objetivos. "Webb proporcionará datos únicos que no podemos obtener de otra manera, ", dijo Inga Kamp del Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groningen en los Países Bajos." Sus observaciones proporcionarán inventarios moleculares de los discos internos de estos sistemas solares ".

Este programa de investigación recopilará principalmente datos en forma de espectros. Los espectros son como arcoíris:difunden la luz en las longitudes de onda que los componen para revelar información de alta resolución sobre las temperaturas. velocidades, y composiciones del gas y el polvo. Esta información increíblemente rica permitirá a los investigadores construir modelos mucho más detallados de lo que está presente en los discos internos y dónde. "Si aplica un modelo a estos espectros, puede averiguar dónde se encuentran las moléculas y cuáles son sus temperaturas, "Explicó Henning.

Estas observaciones serán increíblemente valiosas para ayudar a los investigadores a identificar similitudes y diferencias entre estos discos formadores de planetas. que también se conocen como discos protoplanetarios. "¿Qué podemos aprender de la espectroscopia que no podamos aprender de las imágenes? ¡Todo!" Exclamó Ewine van Dishoeck de la Universidad de Leiden en los Países Bajos. "Un espectro vale mil imágenes".

Una "montaña" de nuevos datos

Los investigadores han estudiado durante mucho tiempo los discos protoplanetarios en una variedad de longitudes de onda de luz, desde la radio hasta el infrarrojo cercano. Algunos de los datos existentes del equipo son del Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile, que recoge la luz de la radio. ALMA sobresale en la construcción de imágenes de los discos externos. Si tuviera que comparar la extensión de sus discos exteriores con el tamaño de nuestro Sistema Solar, esta región está más allá de la órbita de Saturno. Los datos de Webb completarán el panorama al ayudar a los investigadores a modelar los discos internos.

Ya existen algunos datos sobre estos discos internos (el telescopio espacial Spitzer retirado de la NASA sirvió como pionero) pero la sensibilidad y resolución de Webb son necesarias para identificar las cantidades precisas de cada molécula, así como las composiciones elementales del gas con sus datos. conocido como espectros. "Lo que solía ser un pico muy borroso en el espectro consistirá en cientos, si no miles, de líneas espectrales detalladas, ", dijo van Dishoeck.

La especialidad de Webb en luz infrarroja media es particularmente importante. Permitirá a los investigadores identificar las "huellas dactilares" de moléculas como el agua, dióxido de carbono, metano, y amoníaco, que no se puede identificar con ningún otro instrumento existente. El observatorio también determinará cómo la luz de las estrellas impacta la química y las estructuras físicas de los discos.

Los discos protoplanetarios son sistemas complejos. A medida que se forman su mezcla de gas y polvo se distribuye en anillos por todo el sistema. Sus materiales viajan desde el disco exterior al disco interior, pero ¿cómo? "La parte interna del disco es un lugar muy dinámico, "explica Tom Ray del Instituto de Estudios Avanzados de Dublín en Irlanda." No es solo donde se forman los planetas de tipo terrestre, pero también es donde la estrella lanza los jets supersónicos ".

Los chorros emitidos por la estrella conducen a una mezcla de elementos en los discos internos y externos, tanto enviando partículas como permitiendo que otras partículas se muevan hacia adentro. "Creemos que a medida que el material se va, pierde su giro, o momento angular, y que esto permite que otro material se mueva hacia adentro, "Ray continuó." Estos intercambios de material obviamente afectarán la química del disco interno, que nos entusiasma explorar con Webb ".

Emocionantes perspectivas aguardan

PDS 70 está a 370 años luz de distancia. También tiene un gran hueco en su anillo interior, más datos han revelado que dos planetas en formación, conocidos como protoplanetas, están presentes y recogiendo material. "Las mediciones de infrarrojo medio de Webb nos ayudarán a refinar lo que sabemos sobre ellas, así como el material que los rodea, "Explicó Kamp.

Con docenas de objetivos en su lista, es difícil para los miembros del equipo tener favoritos. "Los amo a todos, "Dijo Henning." Una pregunta que me gustaría responder se refiere a la conexión entre la composición de los discos formadores de planetas y los planetas mismos. Con Webb, observaremos muchos más detalles sobre qué tipos de material están disponibles para que se acumule un planeta potencial ".

Después de refinar los datos, su equipo aplicará los puntos de datos discretos a los modelos. "Esto nos permitirá hacer una reconstrucción gráfica de estos sistemas, ", continuó. Estos modelos se compartirán con la comunidad astronómica, permitir que otros científicos examinen los datos, y hacer sus propias proyecciones o recoger nuevos hallazgos. Estos estudios se realizarán a través de un programa de Observaciones de tiempo garantizado (GTO).