Cada vez que se forma una estrella, representa una explosión de posibilidades. No por la estrella misma; su destino está gobernado por su masa. Las posibilidades que significa están en los planetas que se forman a su alrededor. ¿Algunos serán difíciles? ¿Estarán en la zona habitable? ¿Habrá vida en alguno de los planetas algún día?
Hay un punto en el desarrollo de todo sistema estelar en el que ya no puede formar planetas. No se pueden formar más planetas porque no hay más gas y polvo disponibles, y las posibilidades planetarias en expansión quedan truncadas. Pero la masa total de los planetas de un sistema estelar nunca suma la masa total de gas y polvo disponible alrededor de la joven estrella.
¿Qué sucede con la masa y por qué no se pueden formar más planetas?
Cuando una protoestrella se forma en una nube de hidrógeno molecular, va acompañada de un disco giratorio de gas y polvo llamado disco circunestelar. A medida que el material se acumula en cuerpos cada vez más grandes, se forman planetesimales y, finalmente, planetas. En ese momento, el disco se denomina disco protoplanetario. Pero como quiera que lo llamemos, el disco giratorio es el depósito de material a partir del cual se forman los planetas.
En nuestro sistema solar hay más objetos rocosos que gaseosos. No por masa sino por número. Los científicos creen que sistemas similares al nuestro forman cantidades similares de objetos rocosos y gaseosos.
Pero en los primeros días del sistema solar, había mucho más gas que sólidos. Esto contradice el hecho de que los discos alrededor de estrellas jóvenes contienen 100 veces más gas que sólidos. ¿A dónde va todo el gas?
Una nueva investigación basada en observaciones del JWST proporciona una respuesta. El estudio es "Observaciones JWST MIRI MRS de T Cha:Descubrimiento de un viento de disco resuelto espacialmente". Está publicado en The Astronomical Journal , y el autor principal es Naman S. Bajaj, estudiante de doctorado en el Laboratorio Planetario y Lunar de la Universidad de Arizona.
T Chamaelontis (T Cha) es una estrella joven T Tauri ubicada a unos 335 años luz de distancia. Las estrellas T Tauri tienen menos de 10 millones de años y aún no han entrado en la secuencia principal. En este punto de su desarrollo, los discos alrededor de las estrellas T Tauri se están disipando. El gas del disco se está dispersando activamente en el espacio.
"Saber cuándo se dispersa el gas es importante, ya que nos da una mejor idea de cuánto tiempo tienen los planetas gaseosos para consumir el gas de su entorno", dijo el autor principal, Bajaj. "Con vislumbres sin precedentes de estos discos que rodean estrellas jóvenes, los lugares de nacimiento de los planetas, JWST nos ayuda a descubrir cómo se forman los planetas".
Dado que el tipo y la cantidad de planetas formados en un disco alrededor de una estrella depende de la cantidad de gas y polvo disponibles, saber cómo y cuándo se dispersa es fundamental para comprender el sistema estelar final.
"En resumen, el resultado de la formación de planetas depende de la evolución y dispersión del disco", dijo Bajaj.
T Cha es digno de mención por otra razón más allá de su corta edad. Su disco circunestelar en erosión tiene una enorme brecha de polvo de unas 30 unidades astronómicas de ancho. En el interior del espacio hay un anillo estrecho de material cerca de la estrella, y en el exterior del espacio está el resto del material del disco. Un candidato planetario está en la brecha pero no forma parte de esta investigación.
La fuerza que dispersa el gas se llama viento de disco. En esta investigación, los científicos involucrados utilizaron el JWST para sondear el disco y descubrir qué impulsa el viento. Esta es la primera vez que los científicos obtienen imágenes del viento del disco.
La ionización juega un papel importante en la dispersión del disco. La ionización ocurre cuando fotones energéticos de una estrella golpean un átomo y eliminan uno o más electrones. La ionización de diferentes tipos de átomos libera una luz particular que el JWST puede ver y que los científicos pueden utilizar para rastrear la actividad en el disco. En esta investigación, el JWST detectó dos gases nobles ionizados:argón y neón. El JWST también detectó argón doblemente ionizado, la primera vez que se detecta en un disco.
Los astrónomos saben desde hace una década que Ne ii rastrea los vientos del disco. Los científicos que trabajan con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA lo descubrieron. En T Cha, el Ne ii rastrea la emisión lejos del disco, lo que es compatible con el viento del disco.
"La firma de neón en nuestras imágenes nos dice que el viento del disco proviene de una región extendida alejada del disco", dijo Bajaj. "Estos vientos podrían ser impulsados por fotones de alta energía (esencialmente la luz que fluye desde la estrella) o por el campo magnético que atraviesa el disco de formación del planeta".
Es fundamental comprender la fuente de la ionización. Para profundizar en ello, los investigadores se basaron en simulaciones. Los investigadores simularon la intensa radiación proveniente de la joven estrella y la compararon con las observaciones del JWST. Hubo una buena coincidencia que demuestra que los fotones estelares energéticos pueden impulsar la dispersión del disco.
"Nuestro descubrimiento de la emisión de neón resuelta espacialmente (y la primera detección de argón doblemente ionizado) utilizando el telescopio espacial James Webb podría convertirse en el siguiente paso hacia la transformación de nuestra comprensión de cómo se elimina el gas de un disco de formación de planetas", dijo Ilaria Pascucci, profesor de LPL que ayudó a descubrir que el neón sigue los vientos del disco. "Estos conocimientos nos ayudarán a tener una mejor idea de la historia y el impacto en nuestro propio sistema estelar".
Como joven estrella de T Tauri, T Cha está cambiando rápidamente. Observaciones anteriores con Spitzer hace unos 17 años revelaron un espectro diferente al de estas observaciones con el JWST. Las diferencias pueden explicarse por un pequeño disco interno de material cerca de T Cha que ha perdido masa notable en los 17 años transcurridos. En términos científicos concretos, el flujo MIRI [Ne ii] es un 50% superior al flujo de Spitzer obtenido en 2006. Estudios futuros pueden ayudar a arrojar aún más luz sobre estas líneas de diagnóstico del viento.
Chengyan Xie, estudiante de doctorado de segundo año en LPL que participa en la investigación, cree que estamos observando la dispersión del disco en tiempo real y que las cosas seguirán cambiando rápidamente.
"Junto con otros estudios, esto también sugiere que el disco de T Cha está al final de su evolución", dijo Xie. "Es posible que podamos presenciar la dispersión de toda la masa de polvo en el disco interno de T Cha durante nuestra vida."
La formación de planetas podría estar a punto de detenerse en T Cha, y el JWST nos está ayudando a que esto suceda.
Más información: Naman S. Bajaj et al, Observaciones JWST MIRI MRS de T Cha:Descubrimiento de un viento de disco resuelto espacialmente, The Astronomical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-3881/ad22e1
Información de la revista: Revista Astronómica
Proporcionado por Universe Today
