La teoría, publicada en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, explica misterios de larga data que rodean la historia química y la estructura del sistema solar, incluida la presencia de isótopos raros en meteoritos y la existencia de planetesimales ricos en agua.
Los astrónomos modelaron las condiciones necesarias para la formación de planetesimales (los cuerpos pequeños, rocosos o helados que eventualmente forman planetas) alrededor de una estrella gigante, con una masa aproximadamente dos veces la del Sol. Descubrieron que el material que cae sobre el disco desde el espacio interestelar podría enriquecerse altamente con isótopos raros mediante un proceso conocido como fotodesintegración, en el que la radiación de alta energía de la estrella es absorbida por elementos que los hacen liberar protones.
Este enriquecimiento coincide con la composición de los meteoritos que probablemente llegaron a la Tierra primitiva desde más allá de Neptuno y luego se reciclaron en el manto terrestre.
"Los meteoritos son nuestras cápsulas del tiempo para comprender el origen y la evolución del sistema solar", dijo la autora principal Emily Mace, Ph.D. Candidato en el Departamento de Física y Astronomía.
"Estos isótopos raros nos permiten rastrear el viaje químico de la materia desde el nacimiento de nuestro sistema solar hasta los impactos de meteoritos que depositaron materia rica en agua en las primeras etapas de la historia de la Tierra".
Un misterio que resuelve el modelo de estrella gigante es la existencia de cuerpos ricos en agua como los cometas más allá de Neptuno. En el escenario más convencional de que el sistema solar se forme alrededor de un Sol joven, es difícil que especies volátiles como el agua se condensen dentro del disco protoplanetario. Sin embargo, en un disco alrededor de una estrella gigante, el enfriamiento se produce tan rápidamente que los volátiles pueden condensarse más allá de la órbita de Neptuno para ayudar a formar planetesimales y cometas ricos en agua.
"La presencia de planetesimales ricos en agua a grandes distancias de nuestro joven Sol es emocionante, ya que significa que la Tierra no tuvo que depender únicamente de fuentes de agua locales, lo que potencialmente permitió que la vida surgiera antes de lo que se pensaba", dijo Mace.
A medida que la estrella envejece y comienza a fusionar elementos más pesados, pulsa y pierde masa rápidamente, transformándose finalmente en una nebulosa planetaria. La intensa radiación y el viento estelar de esta fase dispersan la mayor parte del gas restante dentro del disco interior.
"Si estuvieras en la Tierra antigua durante este tiempo, podrías ver intensas auroras ultravioleta sobre los polos y una estrella muy brillante en el cielo nocturno mientras nuestra estrella anfitriona pulsa y muere", dijo Mace.
Si bien la evidencia de la hipótesis de la burbuja sigue siendo difícil de alcanzar, el equipo de la Universidad de Rochester cree que futuras misiones aún pueden descubrir rastros de la estrella progenitora gigante. Hasta que estén disponibles grandes conjuntos de datos con mediciones isotópicas de planetesimales distantes, la teoría seguirá evolucionando a través de modelos detallados y comparaciones con observaciones del sistema solar.
