Localizan agua alrededor de estrellas jóvenes

Por primera vez, los científicos lograron la localización de grandes cantidades de agua en un disco alrededor de una estrella joven.

Fig. 1: Impresión de artista de la joven estrella NGC 1333 IRAS4B. Los científicos suponen que los planetas se forman en el disco de los alrededores. Por primera vez, son capaces de detectar grandes cantidades de agua en este disco. Imagen: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC).

El agua es considerada como un ingrediente clave para la vida, y existe agua suficiente en el universo. Ahora los científicos han encontrado el elemento precioso en un disco alrededor de una estrella joven, similar a nuestro sol. Este disco, supuestamente el lugar de nacimiento de los futuros planetas, contiene cien veces más agua que todos los océanos de la Tierra. Las observaciones astronómicas obtenidas con el interferómetro del IRAM (Instituto de Radioastronomía Milimétrica) parecen ser muy prometedores en cuanto a resolver el misterio en torno al origen del agua en nuestro sistema solar (The Astrophysical Journal, 10 de febrero de 2010).

La mayoría del agua en los océanos de la Tierra probablemente se originó en una nube tenue entre las estrellas, que colapsó para formar nuestro sistema solar. Exactamente donde el agua fue producida y como las moléculas se abrieron paso de esta nube gigante hacia un pequeño planeta como la Tierra hace alrededor de 4.500 millones de años es una de las cuestiones clave en el estudio de nuestros orígenes.
Si bien los astrónomos no pueden dar marcha atrás para observar nuestro propio sistema solar de jóven, pueden estudiar la formación de sistemas planetarios alrededor de otras estrellas cercanas jóvenes. El interferómetro del IRAM en la Meseta de Bure, en los Alpes franceses, ha identificado por primera vez la ubicación de la masa del vapor de agua caliente en el disco en rotación alrededor de una estrella muy joven, análoga a nuestro sol.

Debido a la ocultación por la gran cantidad de agua en nuestra propia atmósfera, las observaciones astronómicas de agua normal (H₂ ¹⁶O) requieren satélites, como el recientemente creado Observatorio Espacial Herschel. Sin embargo, aproximadamente 1 de cada 500 moléculas de agua en el espacio contiene el isótopo más pesado ¹⁸O. Algunas firmas de este agua más pesada (H₂ ¹⁸O) son capaces de penetrar la atmósfera de la Tierra y llegar a los telescopios del IRAM. Debido a que los telescopios sobre la Tierra son mucho más grandes y ven cien veces con más agudeza que cualquier satélite existente, esto permite a los astrónomos usar el zoom sobre las estrellas que se forman y determinar la ubicación del agua.

Figura 2: Imagen de radio obtenido con el interferómetro del IRAM: Arriba a la izquierda la huella espectral de agua se puede discernir claramente. Abajo a la izquierda, se muestra la distribución de agua en el disco alrededor de la joven estrella NGC 1333 IRAS4B. Imagen: Ewine van Dishoeck / Jes Jørgensen.

Los astrónomos Ewine van Dishoeck del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre en Garching y Observatorio de Leiden, y Jes Jørgensen de la Universidad de Bonn y el Centro de Formación de estrellas y planetas en Copenhague, utilizaron el interferómetro del IRAM de la Meseta de Bure en busca de agua pesada (H₂ ¹⁸O) alrededor de una estrella joven, NGC 1333 IRAS4B, que se formó hace sólo entre10.000 y 50.000 años atrás. Los astrónomos encontraron que la mayor parte del vapor de agua alrededor de la joven estrella se encuentra en las 25 Unidades Astronómicas interiores del disco giratorio. Esta distancia corresponde aproximadamente a la órbita de Neptuno en nuestro propio sistema solar (1 UA es la distancia Tierra-Sol, 150 millones de kilómetros).

Observaciones anteriores de esta protoestrella habían sugerido que el vapor de agua cae de la nube y se acumula en el disco. Los datos de IRAM muestran que la cantidad de agua actualmente en el disco es cien veces mayor que en cualquier otro de tales impactos, aproximadamente 100 veces más que el contenido de los océanos de la Tierra.

"El agua está probablemente ubicada en una capa caliente justo por encima del plano medio del disco, donde la mayor parte del oxígeno disponible es impulsado en el agua por las reacciones químicas", dice Ewine van Dishoeck. "Ahora sabemos que la mayor parte del agua entra en el disco en forma de hielo alrededor de los granos de polvo de la nube colapsada fría, y que estos" mantos de hielo "se evaporan en las temperaturas más altas cerca de la estrella joven.

"Estas observaciones de vapor de agua han abierto toda una nueva avenida para estudiar el agua en jóvenes sistemas solares, complementaria de lo que sea posible con los satélites", explica Jes Jørgensen, autor principal del artículo. "Sólo el interferómetro IRAM de la Meseta de Bure es actualmente capaz de capturar y registrar estas señales muy débiles del agua isotopóloga (molécula con diferente composición isotópica). Además, las longitudes de onda larga en la que opera la meseta nos permite ver mucho más profundo en el disco y de ese modo se pueden estudiar los procesos físicos y químicos que controlan la evolución temprana de estos discos que pueden establecer las etapas de la posible formación de planetas."

Durante los próximos tres años, el Observatorio Espacial Herschel estudiará el agua normal en muchas estrellas que forman las nubes en nuestra y en otras galaxias. Combinado con observaciones similares realizadas sobre la tierra, los astrónomos podrán determinar exactamente cuánta agua se encuentra, dónde y en qué etapa de la evolución de una joven estrella. "El acceso combinado a los telescopios de gran alcance IRAM y al instrumento PACS del Observatorio Espacial Herschel hace del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, un entorno único para llevar a cabo tales estudios integrales de agua en jóvenes sistemas solares", dice Ewine van Dishoeck.

[AEH / HOR]

Fuente:
Pin-pointing water in space
Trabajo original: Jes K. Jorgensen, Ewine F. van Dishoeck
Water Vapor in the Inner 25 AU of a Young Disk around a Low-Mass Protostar
The Astrophysical Journal, Febrero 10, 2010

Vía: Universo a la Vista