NeoFronteras

Concepción artística (K. Kanba, ISAS/JAXA).

Análisis químico de una estrella moribunda sugiere que planetas similares a la Tierra se deben de haber formado en otros sistemas solares. Este estudio proporciona pistas sobre cómo será nuestro sistema cuando el Sol agote su combustible nuclear y finalmente se transforme en una gigante roja y posteriormente en una enana blanca dentro de 5000 millones de años. Además otro estudio diferente de un sistema solar en formación demuestra que una lluvia supersónica de hielo cae sobre un disco protoplanetario. Ambos resultados incrementan las esperanzas de encontrar algún día un planeta similar a la Tierra en otro sistema solar distinto al nuestro.
La exploración del espacio es la exploración de nosotros mismos, la exploración de nuestro origen. Buscamos vernos reflejados en el Cosmos y allí buscamos vida o las condiciones para la misma, nos buscamos a nosotros. Hasta ahora la búsqueda ha sido infructuosa, pero dos estudios recientes nos permiten atisbar la esperanza de que en el futuro encontremos mundos similares a la Tierra.
En el primer estudio que vamos relatar trata de unos resultados obtenidos por astrónomos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) dirigidos por Benjamin Zuckerman. Éstos reportan en Astrophysical Journal que la estrella de la constelación de Hércules GD362, una enana blanca rodeada de un disco de materia, ha sido contaminada por una gran asteroide que ha dejado más de una docena de elementos químicos en la atmósfera estelar.
No se sabe qué tipo de interacción y cómo pudo producir exactamente esta contaminación, aunque los investigadores creen que probablemente fue violenta.
Estos astrofísicos creen que el asteroide formó parte de este sistema solar y que al final de la vida de la estrella el asteroide se situó lo suficientemente cerca de la misma como para que las fuerza de marea gravitatorias lo desgajaran en partículas de polvo y se formara un anillo. Este anillo finalmente contaminó la atmósfera de la estrella.
La estrella, situada a 150 años luz, ha sido estudiada por el observatorio W. M. Keck en Hawai. Como otras enanas blancas tiene un tamaño pequeño pero es increíblemente densa.
El análisis espectroscópico de la estrella nos da por sustracción la composición del anillo de polvo y en consecuencia la composición del asteroide original. La composición atmosférica de las enanas blancas es conocida y muy limpia de elementos pesados. Esta es la primera vez que se consigue analizar químicamente la composición de uno de estos cuerpos (indirectamente) fuera del sistema solar.
El análisis espectroscópico de la estrella (con abundancia de hierro, calcio y poco carbono) revela que la composición del asteroide debía de ser muy similar a nuestro sistema Tierra-Luna.
Hasta ahora, debido a los límites de la tecnología actual, sólo podemos detectar planetas gigantes de tipo gaseoso similares a Júpiter en otros sistemas solares. Sobre los más pequeños (y mucho más grandes que la Tierra) así detectados se ha especulado sobre su naturaleza, pero no se tienen espectros que puedan aclarar si son de tipo terrestre (aunque masivos) o gaseoso. Los planetas de tipo terrestre que pudiera haber son de momento indetectables a nuestros telescopios, y de ninguno (gaseoso o terrestre) disponemos de una foto. Por esta razón este descubrimiento es importante, nos dice que es posible que haya planetas de tipo rocoso que se forman alrededor de otras estrellas, aunque de momento no sepamos su abundancia.
La composición de la Tierra no es por tanto única en el Universo. Aunque esto último sea de sentido común, en ciencia se necesitan pruebas para afirmar algo.
Los investigadores creen que las fuerzas que hicieron la Tierra en nuestro sistema solar probablemente operaron también en este sistema de GD362 y quizás en otros.
No se sabe qué obligó al asteroide a tener una trayectoria suicida, pero los investigadores sugieren que quizás pudo ser debido al efecto de la gravedad de otro planeta.
Se cree que al final de la vida de nuestro sol éste entrará en la fase de gigante roja que engullirá a Mercurio y Venus y quizás también a la Tierra. Los demás planetas y asteroides cambiarán de órbita, inestabilizando el sistema solar. Al final el Sol se convertirá en una enana blanca como la de este caso que relatamos.
En nuestro sistema solar los planetas de tipo terrestre son Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, que son ricos en hierro y rocas. Los demás, que están alejados del sistema solar, interior son ricos en gases, hielos y carbono.
Algunos de los elementos detectados en la atmósfera de GD362 son raros, como el estroncio o el escandio y nunca se habían detectado en la atmósfera estelar de una enana blanca.
Debido a la gravedad los elementos pesados tienden a irse hacía el interior de la estrella dejando los más ligeros como el helio o el hidrógeno en el exterior. Este hecho data el momento del evento asteroidal en un tiempo comprendido de entre hace 100.000 años y un millón de años.
Por tanto no es descabellado pensar que como la Tierra hay muchos otros planetas de tipo rocoso orbitando alrededor de otras estrellas, aunque aún no los podamos ver.

Por otro lado investigadores de University of Rochester (NY) dirigidos por Dan Watson y usando el telescopio espacial de la NASA Spitzer, han detectado vapor de agua en un sistema solar en formación en cantidad suficiente como para rellenar cinco veces los océanos terrestres.

Foto en infrarrojo de 1333_IRAS_4B (cuadro pequeño) y de la región de formación estelar donde se encuentra (foto grande). Foto: NASA, JPL-Caltech.

Según sus conclusiones este agua está cayendo de la nube natal del sistema planetario hacía el disco de planetas en formación.
Estas observaciones proporcionan la primera mirada directa al origen del agua en los planetas. Como ya sabemos, el agua es un ingrediente fundamental para vida tal y como la conocemos. Este mecanismo podría proporcionar océanos a planetas de tipo terrestre como el nuestro.
El sistema estudiado es el NGC 1333-IRAS 4B y consiste principalmente en una disco protoplanetario que gira alrededor de la protoestrella madre dentro de una burbuja de material primordial. Los datos de Spitzer sugieren que hielo de esta burbuja cae hacia el disco evaporándose al chocar contra el disco. Es precisamente este vapor lo que es detectado en los espectros infrarrojos por el telescopio. Según se cree el vapor se congelará de nuevo produciendo cometas y asteroides.

Espectro obtenido comparado con el teórico que daría la presencia de agua. Además del agua el espectro muestra picos correspondientes a otras sustancias. Foto: NASA, JPL-Caltech.

El agua es abundante en el Universo y se había detectado con anteriormente en otros lugares como en el medio interestelar o evaporándose de planetas gigantes (como HD 189733b) situados muy cerca de la estrella alrededor de la cual giran.
Pero este descubrimiento, además de hablarnos del origen del agua y su ubicuidad, permite a los astrofísicos estudiar los discos protoplanetarios, saber más sobre su dinámica, tamaño, temperatura y otros parámetros. Es al fin y al cabo en esos discos donde se forman los planetas, por lo que todos estos datos ayudan a mejorar los modelos de formación de planetas.
En este caso el disco tiene una densidad de 10.000 millones de átomos de hidrógeno por centímetro cúbico, un tamaño mayor que la órbita de nuestro Plutón y una temperatura de 170 Kelvin. Se cree que este disco tiene sólo unos pocos cientos de miles de años de edad.
Todavía no se sabe con detalle cómo se forman los planetas, y los modelos de formación son puestos continuamente en dificultades gracias a las observaciones. No se sabe, por ejemplo, si los planetas gigantes se forman muy rápido (en miles de años) o lentamente (en millones de años). Todos los datos que se obtengan ayudarán a perfeccionar los modelos de formación planetaria.
El vapor detectado está caliente, pero no se sabe si la radiación de la protoestrella es suficiente como para calentarlo hasta ese punto. Quizás haya por tanto otros procesos. Estos investigadores creen que el hielo que cae sobre el disco lo hace a velocidad supersónica y que el frente de ondas generado al chocar contra el disco produce una onda de choque que calienta el hielo y lo evapora. Este proceso sólo ocurriría en los primeros estadios de formación del disco.

Esquema del proceso que se cree se acontece en 1333_IRAS_4B. Una lluvia supersónica cae sobre el disco y se evapora debido a la onda onda de choque. Foto: NASA, JPL-Caltech.

Otra teoría afirma la existencia de inestabilidades en el disco que producirían turbulencias que daría lugar a la formación rápida de planetas.
De los 30 sistemas protoplanetarios que este equipo de investigadores ha estudiado sólo NGC 1333-IRAS 4B presenta la huella del agua en su espectro. Los expertos creen que esto se debe a la buena orientación relativa de este sistema con el Spitzer y a que la fase de lluvia de hielo es corta y que sólo en este caso se ha tenido la suerte de captar.
NGC 1333-IRAS 4B se encuentra en una región de formación de estrellas situada a 1000 años luz de distancia de la Tierra en la constelación de Perseo.

Estos resultados, uno procedente de un sistema moribundo y otro procedente de un sistema en formación, permiten por tanto especular que existen planetas de tipo terrestre con su misma composición en otros sistemas solares y que además pueden contener agua. Si están situados a la distancia adecuada puede que sean propicios para albergar vida. El perfeccionamiento de los modelos de formación planetaria y la mejora de las observaciones nos permitirá en un futuro poder calcular su abundancia.
Aunque la NASA inició los estudios para un proyecto de telescopios especiales capaces de ver planetas de tipo terrestre en otros sistemas solares con la posibilidad de obtención de espectros y deducir si contienen agua e incluso vida. Por desgracia los recortes de presupuestos debido a los planes del presidente Bush han provocado un parón temporal (o quizás definitivo) en su desarrollo.
De momento sólo podemos soñar con otros mundos habitados. Esperemos que algún día los podamos ver, aunque sean como simples puntos de luz sobre el negro oceánico del espacio.

Fuentes y referencias:
UCLA.
JPL.
University of Rochester.
Material gráfico.