Descubrimiento de la formación planetaria

Melissa McClure afirma: “Por primera vez, hemos identificado el momento más temprano en el que se inicia la formación de planetas alrededor de una estrella distinta de nuestro Sol”. Este sistema planetario recién descubierto se encuentra en torno a HOPS-315, una protoestrella que está situada a aproximadamente 1.300 años luz de distancia y que es análoga al Sol en sus inicios.

Los astrónomos suelen observar discos de gas y polvo alrededor de estas estrellas jóvenes, conocidos como “discos protoplanetarios”. Estos discos son los lugares donde nacen nuevos planetas. En nuestro propio sistema solar, el primer material sólido que se condensó cerca de la ubicación actual de la Tierra, alrededor del Sol, se encuentra atrapado en antiguos meteoritos que están llenos de minerales cristalinos que contienen monóxido de silicio (SiO).

Evidencia de minerales en formación

Con este nuevo descubrimiento, el equipo de investigación ha encontrado evidencia de estos minerales calientes que comienzan a condensarse en el disco que rodea a HOPS-315. Los resultados del estudio muestran que el SiO está presente alrededor de la estrella bebé en estado gaseoso, así como dentro de los minerales cristalinos. Edwin Bergin, docente de la Universidad de Michigan y coautor del estudio, señala que este proceso “nunca se había observado antes en un disco protoplanetario, ni en ningún otro lugar fuera de nuestro sistema solar”.

Los minerales fueron identificados por primera vez utilizando el telescopio espacial James Webb. Para determinar la procedencia exacta de las señales, el equipo observó el sistema con ALMA. Así, lograron establecer que las señales químicas provenían de una pequeña región del disco que es equivalente a la órbita del cinturón de asteroides en nuestro Sol.

Similitudes con el sistema solar

Logan Francis, investigador posdoctoral en la Universidad de Leiden y coautor del estudio, afirma: “Estamos viendo estos minerales en este sistema extrasolar en el mismo lugar en que los vemos en los asteroides del sistema solar”. Con el tiempo, estos sólidos recién condensados se unirán, sembrando las semillas para la formación de planetas a medida que aumentan su tamaño y masa.

Los primeros planetesimales, que son las primeras partes sólidas de los planetas del sistema solar, crecieron hasta convertirse en planetas como la Tierra o en el núcleo de Júpiter justo después de la condensación de estos minerales cristalinos.

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Los investigadores aclararon que el término “hielo de agua” se refiere específicamente a su composición, ya que en el espacio se pueden observar muchas otras moléculas congeladas, como el dióxido de carbono o el hielo seco. En este caso, el hielo de agua fue detectado en forma cristalina y se encontró mezclado con polvo fino en un sistema activo. Este sistema es notable porque colisionan cuerpos helados que liberan partículas que el telescopio James Webb puede detectar.

En las zonas más frías de este disco, el hielo de agua puede llegar a representar más del 20% del material observado. Esto es significativo, ya que el hielo de agua es un ingrediente vital en los discos que rodean a las estrellas jóvenes. Su presencia influye en la formación de planetas gigantes y puede ser transportado por cuerpos más pequeños, como cometas y asteroides, hacia planetas rocosos que ya se han formado.

Importancia del hallazgo

En este nuevo descubrimiento, también participó la investigadora Noemí Pinilla-Alonso, quien trabaja en el Instituto de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias (ICTEA) de la Universidad de Oviedo. Pinilla explicó que este hallazgo confirma que “los procesos que afectan a los cuerpos helados en los confines de los sistemas planetarios podrían ser comunes en el universo”.

Además, subrayó la relevancia de este descubrimiento para comprender la historia térmica y dinámica de estos sistemas. Este avance representa un paso significativo para entender cómo se forman los sistemas planetarios y cómo evolucionan a lo largo del tiempo.

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De acuerdo con el Instituto Andaluz de Astrofísica, que tiene su sede en Granada, en el sur de España, el centro de la galaxia es un entorno extremo donde fenómenos cósmicos intensos transforman tanto el espacio como la materia.

Región de Sagitario C

A unos 200 años luz de Sagitario A, que es el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, se encuentra una enorme y densa nube de gas y polvo interestelar.

Con el paso de millones de años, esta nube ha colapsado sobre sí misma, lo que ha dado lugar a la formación de miles de nuevas estrellas. Esta región se conoce como Sagitario C, según informa el instituto.

Estudios recientes

Recientemente, dos nuevos trabajos, coliderados por el Instituto de Astrofísica de Andalucía, han utilizado observaciones del telescopio espacial James Webb. Este telescopio fue construido y es operado conjuntamente por la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Canadiense y la NASA.

El objetivo principal de estas observaciones era estudiar los procesos de formación estelar, especialmente en relación con las estrellas masivas, que son aquellas que tienen más de 8 veces la masa del Sol.

Chorros de materia

Durante las primeras etapas de formación, las estrellas suelen presentar chorros de materia o jets. Rubén Fedriani, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía y supervisor principal del proyecto, señaló que en este trabajo se han detectado más de 100 chorros vinculados a protoestrellas de baja masa, similares a la de nuestro Sol.

Además, se observó por primera vez en el infrarrojo los chorros asociados a 2 estrellas masivas, que tienen unas 20 veces la masa del Sol.

Nueva región de formación estelar

Gracias a esta actividad de chorros o jets, el estudio ha descubierto una nueva región de formación estelar. Este hallazgo sugiere que la formación de estrellas en esta zona sigue procesos similares a los del resto de la galaxia.

Esto demuestra que, incluso en entornos tan extremos como el centro de la Vía Láctea, pueden nacer nuevas estrellas.

Zona Molecular Central

Los hallazgos también podrían ayudar a resolver un misterio sobre las regiones más internas de la Vía Láctea, que se conocen como la Zona Molecular Central. Esta zona abarca Sagitario C y otras regiones de formación estelar.

Se caracteriza por contener grandes cantidades de gas molecular denso, lo que la convierte en una de las áreas con mayor potencial para la formación de nuevas estrellas en la galaxia.

A pesar de su alta densidad de gas, la tasa de nueva formación estelar en la Zona Molecular Central es menor de lo que predicen los modelos. Esto ha llevado a numerosas investigaciones para entender los procesos físicos que regulan esta actividad.

Evidencias de campos magnéticos

Los trabajos, coliderados por la Universidad de Colorado Boulder, la Universidad de Virginia y el Instituto de Astrofísica de Andalucía, han observado evidencias de líneas de campo magnético que atraviesan Sagitario C.

Estas líneas forman largos y brillantes filamentos de gas de hidrógeno caliente que se asemejan a fideos de espagueti. Este fenómeno podría estar causando la ralentización de la formación estelar en el gas circundante.

Fuente: EFE.

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El equipo analizó datos obtenidos por el telescopio James Webb a través del programa RUBIES. Con esta información, encontraron una galaxia que, a la edad relativamente joven de 700 millones de años, dejó de producir estrellas y comenzó el proceso conocido en inglés como “quenching”. Esta galaxia es la más distante de este tipo que se ha descubierto hasta ahora.

Comparativa con la Vía Láctea

Para poner esto en perspectiva, nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene aproximadamente 13,6 mil millones de años, lo que es solo 200 millones de años menos que la edad del universo desde el Big Bang. A diferencia de la galaxia recién descubierta, la Vía Láctea continúa formando estrellas en varias de sus regiones.

Andrea Weibel, estudiante de doctorado del Departamento de Astronomía de UNIGE y principal autor del estudio, comentó: “El descubrimiento de la nueva galaxia implica que las galaxias quiescentes en los primeros 1.000 millones de años del universo son 100 veces más abundantes de lo que predecían los actuales modelos”.

Reconsideración de modelos teóricos

Según la UNIGE, este hallazgo obliga a los científicos a reconsiderar otros factores clave en los modelos teóricos actuales del universo. Esto incluye los efectos de los vientos estelares, así como los derivados de la formación de estrellas y agujeros negros en las galaxias.

Una galaxia típica forma estrellas mediante la absorción y concentración de gas. Sin embargo, este proceso no puede continuar indefinidamente. En el universo conocido, la mitad de las galaxias han dejado de formar estrellas y son clasificadas como quiescentes.

Características de las galaxias quiescentes

Estas galaxias también son conocidas como “rojas y muertas”. En ellas no se encuentran estrellas “azules”, que son jóvenes y brillantes, sino estrellas rojas y de menor tamaño. Nuestro Sol, por su parte, se encuentra en una etapa intermedia y es considerado una estrella “amarilla”.

El telescopio James Webb ha permitido observar galaxias tan distantes que la luz que se recibe de ellas proviene de épocas cercanas al Big Bang, cuando muchas de estas galaxias estaban en su infancia. Gracias a tecnologías avanzadas, como la espectroscopia de infrarrojos cercanos, se ha identificado que algunas de estas galaxias ya eran quiescentes en esos momentos de “juventud”.

El programa RUBIES

El programa RUBIES, que significa Rojas Desconocidas/Sondeo Extragaláctico del Infrarrojo Brillante en inglés, está liderado por varios países europeos. Este programa ha analizado miles de galaxias, muchas de las cuales nunca antes habían sido detectadas.

Este descubrimiento abre nuevas puertas para la comprensión del universo y el ciclo de vida de las galaxias, desafiando las teorías existentes y ampliando nuestro conocimiento sobre la formación estelar.

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El sistema planetario Trappist-1 se encuentra a 40 años luz de distancia y es único en su tipo. Permite a los astrónomos estudiar siete planetas que son similares a la Tierra desde una distancia relativamente corta. De estos planetas, tres se encuentran en la llamada “zona habitable”, donde existe la posibilidad de que alguno de ellos tenga agua líquida en su superficie.

Hasta la fecha, se han llevado a cabo 10 programas de investigación que han apuntado a este sistema utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST) durante un total de 290 horas.

Hallazgos sobre Trappist-1 b

Inicialmente, se pensaba que Trappist-1 b era un planeta rocoso, muy erosionado y sin atmósfera. Sin embargo, esta idea no concuerda con las mediciones actuales. Según Jeroen Bouwman, astrónomo del Instituto de Astronomía Max Planck, creen que el planeta está cubierto de material relativamente inalterado.

Los últimos resultados indican que la roca en la superficie de Trappist-1 b tiene, como máximo, unos 1.000 años de antigüedad, lo que es considerablemente menos que la edad del propio planeta, que se estima en varios miles de millones de años.

Implicaciones de los hallazgos

Esto sugiere que la corteza del planeta está sujeta a cambios drásticos, que podrían explicarse por un vulcanismo extremo o por la tectónica de placas. Los científicos han realizado cálculos utilizando modelos que muestran que la bruma puede invertir la estratificación de la temperatura en una atmósfera rica en dióxido de carbono (CO2).

Contrario a lo que se pensaba anteriormente, existen condiciones que podrían permitir que el planeta tenga una atmósfera densa y rica en CO2. Thomas Henning, director emérito del Instituto de Astronomía Max Planck y uno de los principales arquitectos del instrumento MIRI del telescopio James Webb, destacó que este telescopio se ha convertido rápidamente en la herramienta definitiva para caracterizar los exoplanetas con un nivel de detalle sorprendente.

Futuras observaciones y desafíos

Estas capacidades se complementarán pronto con nuevos satélites en órbita, como PLATO, en el que España también ha invertido recursos considerables. Los investigadores han señalado que Trappist-1 b es un claro ejemplo de lo difícil que resulta actualmente detectar y determinar las atmósferas de los planetas rocosos, incluso para el James Webb, ya que estas son muy delgadas en comparación con los planetas gaseosos y solo producen firmas medibles débiles.

Las dos observaciones realizadas para estudiar Trappist-1 b, que proporcionaron valores de brillo en dos longitudes de onda, duraron casi 48 horas. Sin embargo, este tiempo no fue suficiente para determinar con certeza si el planeta tiene atmósfera.

Confirmación sobre Trappist-1 b

El equipo de investigadores espera obtener una confirmación definitiva utilizando otra variante de observación. Esta técnica implica registrar la órbita completa del planeta alrededor de la estrella, incluyendo todas las fases de iluminación, desde el lado oscuro nocturno hasta el lado brillante diurno, justo antes y después de ser cubierto por la estrella.

Este enfoque permitirá analizar cómo se distribuye el calor en el planeta. A partir de esta información, se podrá deducir la presencia de una atmósfera. Esto se debe a que una atmósfera ayuda a transportar el calor del lado diurno al lado nocturno. Si la temperatura cambia drásticamente en la transición entre ambos lados, esto indicaría la ausencia de atmósfera.

Fuente: EFE.

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El descubrimiento de Gliese 12 b fue posible gracias a las observaciones del satélite Tess de la NASA, así como del espectrógrafo Carmenes en el Observatorio de Calar Alto y del telescopio MuSCAT2 en el Observatorio del Teide, ambos en las Islas Canarias.

Un candidato prometedor para estudiar su atmósfera

Gliese 12 b se encuentra dentro de la zona de habitabilidad de su estrella, una enana roja fría, lo que lo convierte en un “candidato prometedor” para estudiar su atmósfera con el telescopio espacial James Webb, según el IAC.

Un exoplaneta similar a la Tierra

Gliese 12 b es el exoplaneta templado de tamaño similar a la Tierra más cercano detectado hasta la fecha utilizando el método de tránsito. Tiene un diámetro comparable al de Venus y se estima que la temperatura de su superficie es de unos 42 °C.

Un sistema único para estudiar la habitabilidad

El exoplaneta orbita alrededor de su estrella anfitriona, Gliese 12, cada 12,8 días. La distancia entre el planeta y su estrella es “solo” el 7 % de la distancia entre la Tierra y el Sol, lo que significa que recibe 1,6 veces más energía de su estrella que nuestro planeta.

Estudios atmosféricos y habitabilidad

Gliese 12 b representa un objetivo único para estudiar si los planetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas frías pueden conservar sus atmósferas. Los investigadores esperan que el análisis de su atmósfera proporcione información sobre la evolución de los planetas terrestres y las condiciones de habitabilidad.

Un sistema ideal para estudiar su atmósfera

A pesar de que las enanas rojas suelen ser magnéticamente activas y generar erupciones de rayos X y radiación ultravioleta, los análisis indican que Gliese 12 no muestra signos de un comportamiento extremo. Esto lo convierte en un sistema ideal para estudiar su atmósfera con el telescopio espacial James Webb.

Avances en el estudio de exoplanetas

Gracias a la tecnología actual, es posible utilizar el método de tránsito para analizar la composición química de las atmósferas exoplanetarias. El estudio de las huellas químicas generadas por la luz estelar al atravesar la atmósfera del planeta permite identificar las moléculas presentes y comprender mejor su composición.

Un candidato excepcional para comprender la diversidad de atmósferas

Gliese 12 b es uno de los pocos planetas en tránsito lo suficientemente cerca de la Tierra y que cumple los criterios necesarios para este tipo de estudios. Su estudio ayudará a comprender mejor la diversidad de atmósferas alrededor de planetas similares a la Tierra.

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Hasta hace apenas dos años muchos secretos del cosmos permanecían ocultos para los astrónomos, pero la llegada del telescopio espacial James Webb, construido por la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Canadiense (CSA), cambió las cosas. Esta maravilla tecnológica abrió una nueva era en la investigación astronómica.

El telescopio infrarrojo revela objetos antiguos

El telescopio, que opera en el infrarrojo puede ver objetos fríos, muy lejanos u ocultos tras el polvo, lo que le permite observar el universo primitivo y ver objetos tan antiguos como el agujero negro recién descubierto por una colaboración de científicos liderados por el astrofísico Roberto Maiolino, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido).

Agujero negro desafía teorías existentes

Los resultados de la investigación se publicaron este miércoles 17 de enero en la revista Nature y según Maiolino son un gran paso. De entrada, la existencia de este sorprendentemente agujero negro en una época tan temprana del Universo desbarata las teorías sobre su formación y crecimiento.

Formación de agujeros negros en cuestión

Los astrónomos creen que los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de galaxias como la Vía Láctea tardaron miles de millones de años en alcanzar su tamaño.

Nuevas hipótesis sobre su origen

Según los modelos estándar, estos objetos se forman a partir de los restos de estrellas muertas, que colapsan y pueden formar un agujero negro con una masa de unas cien veces la del Sol. Sin embargo, según esta teoría, el joven agujero negro recién descubierto tardaría unos mil millones de años en alcanzar su tamaño actual pero el universo todavía no tenía mil millones de años cuando se detectó.

Agujero negro devora materia rápidamente

“Es muy temprano en el universo para que haya un agujero negro tan masivo, así que hay que considerar otras formas en las que podrían haberse formado”, explicó Maiolino, del Laboratorio Cavendish de Cambridge y el Instituto Kavli de Cosmología.

Gigantesco agujero negro afecta a galaxia anfitriona

Los investigadores opinan que este agujero es tan grande que tiene que haberse formado de otra manera: podría haber “nacido grande” o devorar materia a un ritmo cinco veces mayor al creído posible.

El agujero negro y su impacto en la galaxia

“Las galaxias muy primitivas eran extremadamente ricas en gas, por lo que habrían sido como un bufé para los agujeros negros”, sugiere el investigador.

Descubrimiento gracias al telescopio James Webb

Igual que otros agujeros negros, este joven agujero negro crece devorando el material de su galaxia anfitriona, pero es mucho más voraz que otros agujeros negros encontrados posteriormente.

James Webb abre nuevas posibilidades

La joven galaxia anfitriona, llamada GN-z11, resplandece por la presencia del enormemente energético agujero negro en su centro.

Perspectivas futuras de investigación

Cuando los agujeros negros consumen demasiado gas, lo empujan como un viento ultrarrápido. Este “viento” podría detener el proceso de formación estelar, matando lentamente a la galaxia y también al propio agujero negro, que se quedaría sin “alimento”.

Sensibilidad del telescopio James Webb

Para Maiolino, este emocionante descubrimiento se debe al James Webb, que ha abierto una nueva era en la observación astronómica. “El enorme salto en sensibilidad, especialmente en el infrarrojo, es como pasar del telescopio de Galileo a un telescopio moderno de la noche a la mañana”, asegura.

El universo sigue sorprendiendo

“Antes de que Webb entrara en funcionamiento, pensaba que quizá el universo no era tan interesante cuando se iba más allá de lo que podíamos ver con el telescopio espacial Hubble. Pero no ha sido así en absoluto: el universo ha sido bastante generoso en lo que nos muestra y esto es solo el principio”, resalta.

Maiolino confía en que con su sensibilidad, el Webb podrá encontrar agujeros negros aún más antiguos en los próximos meses y años y desentrañar las dudas sobre la formación de estos objetos.

Fuente: EFE

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“Una máquina del tiempo, una notable hazaña de ingeniería o el lanzamiento de la década”, fueron algunos de los comentarios respecto al lanzamiento

Según señalaron los científicos, ofrecerá una vista inédita del universo a longitudes de onda del infrarrojo cercano y el infrarrojo medio, y permitirá a los científicos estudiar una gran variedad de objetos celestes, siendo capaz de “mirar hacia atrás en el tiempo” más de 13.500 millones de años para ver las primeras galaxias que nacieron tras el Big Bang, reportó el portal Infobae.

El telescopio además de separarse del cohete a los 27 minutos y 11 segundos, debe seguir un largo viaje y superar una serie de etapas críticas en el próximo mes.

Características del telescopio

“El James Webb es tan grande que se ha doblado al estilo origami para caber en el cohete de Arianespace y una vez en el espacio se desplegará como un juguete transformer”, señalaron algunos científicos.

Asimismo, deberá abrir su parasol, del tamaño de una cancha de tenis, y luego el espejo primario, de 6.5 metros, con el que posiblemente detectará la tenue luz de estrellas y galaxias distantes con una sensibilidad cien veces mayor que la del telescopio Hubble, todo esto en los primeros 29 días, informó la NASA.

Los ingenieros pasarán un mínimo de seis meses calibrando los instrumentos para que el telescopio quede listo para hacer ciencia.

Mirar en el tiempo

El James Webb, se enfrentará a temperaturas muy bajas (alrededor de -230 grados centígrados), funcionará durante un mínimo de cinco años, aunque está planificado para que lo pueda hacer diez.

Está diseñado para expandir los éxitos científicos del Hubble. Entre ambos telescopios han pasado más de 30 años y tecnológicamente son muy diversos: El tamaño del espejo primario (6.5 metros frente a los 2.4 del Hubble) y su capacidad de ver la luz infrarroja (invisible al ojo humano) son las principales diferencias.

Debido a estas características, el “James Webb” podrá mirar atrás en el tiempo y observar las primeras estrellas que existían en el universo temprano y cómo se formaron las primeras galaxias tras el Big Bang y su evolución, además de los planetas de nuestro sistema solar y los que orbitan otras estrellas.

Para ello tiene incorporados cuatro instrumentos científicos de última generación que proporcionarán los datos necesarios para analizar los materiales que componen las estrellas, las nebulosas, las galaxias y las atmósferas planetarias, explica la ESA.

Los instrumentos, un conjunto de cámaras, espectrógrafos y coronógrafos, son: MIRI, NIRSpec, NIRCam y NIRISS.

“El telescopio dotará a astrónomos y astrofísicos de todo el mundo, por vías hasta ahora imposibles, de las capacidades necesarias para ampliar las fronteras del conocimiento sobre nuestro sistema solar, la formación de estrellas y los planetas, y sobre cómo se crean y evolucionan las galaxias”, señalaron.

/JDLF/

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