El Fascinante Proceso de Formación de Estrellas y Planetas: Un Vistazo al Universo Temprano
El universo, en su inmensidad, alberga fenómenos asombrosos, entre ellos, el nacimiento de estrellas y planetas. Gracias a la tecnología de telescopios como el James Webb y ALMA, los astrónomos están desvelando los secretos de estos procesos cósmicos.
Nacimiento de una Estrella: HH212 y el Telescopio James Webb
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha capturado una imagen fascinante de una protoestrella conocida como HH212, situada en la constelación de Orión, a aproximadamente 1.300 años luz de distancia de la Tierra. Esta imagen revela un momento asombroso: el nacimiento de una estrella.
La protoestrella, estimada en menos de 50.000 años de edad, ha sido inmortalizada en una imagen espectacular que muestra potentes chorros de gas de color rosado o rojizo. Estos chorros representan las emisiones de gas a través de las cuales la estrella regula su nacimiento, indicando la presencia de hidrógeno molecular. Las ondas de choque se mueven a través de estas emisiones de gas, creando el deslumbrante brillo visible en la imagen.
El nombre de la estrella, HH212, tiene un significado especial. La parte inicial, HH, proviene de las siglas de Herbig-Haro, en homenaje a los científicos George Herbig y Guillermo Haro, quienes realizaron investigaciones pioneras en el campo de los telescopios en las décadas de 1940 y 1950. La imagen fue capturada en una longitud de onda infrarroja de 2,12 micrones, lo que define la segunda parte del nombre de esta protoestrella.
Lo más impresionante del Telescopio Espacial James Webb es su capacidad excepcional. Es diez veces más nítido que cualquier otro instrumento existente hasta ahora, lo que permite a los científicos sumergirse profundamente en los procesos que impulsan la formación de estrellas. Además, este increíble telescopio puede reunir imágenes para crear una película que muestra cómo los elementos de las estructuras de los chorros cambian con el tiempo, incluso permitiendo medir la velocidad a la que se mueven.
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La importancia de esta observación va más allá de lo espectacular de la imagen en sí. Esta revelación proporciona una visión sobre cómo nacen las estrellas, incluyendo nuestro propio Sol en sus primeras etapas.
El Proceso de Formación Estelar
Las nubes nacen a partir del colapso de una nube interestelar llamada nube molecular. Esta nube, formada principalmente por hidrógeno molecular (dihidrógeno ó H2), colapsa debido a su propia gravedad creando a su vez decenas o centenas de pequeñas nubes llamadas clumps. Este colapso y esta acreción de material impele movimiento sobre la propia nube haciendo que esta empiece a girar.
En el centro de este disco protoestelar podemos encontrar un aumento de la densidad de materia formando una protoestrella. Y así, poco a poco, la protoestrella atraerá más materia, aumentando su densidad y su temperatura (entre 100K y 10.000K). Una estrella como el Sol tardará tan solo unos 100.000 años en pasar de nube a protoestrella.
A partir de que tiene la masa necesaria es cuando empiezan a pasar cosas realmente interesantes en el disco. En estos discos circunestelares es donde empiezan a formarse los primeros planetoides. Este proceso de acrecimiento de los planetoides gracias a esa atracción de materia que comentábamos es lo que les dará su forma esférica.
He puesto como ejemplo el Sol, una estrella más bien pequeña, pero de lo más habitual en el universo. Mientras una estrella como el Sol puede tardar decenas de millones de años, una estrella de 5 masas solares puede tardar menos de un millón de años.
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Descubrimiento de Moléculas Orgánicas Complejas Fuera de la Vía Láctea
Durante décadas creímos que los ingredientes esenciales para la vida eran un privilegio de la Vía Láctea. Pero un hallazgo reciente del telescopio espacial James Webb (JWST) acaba de quebrar esa certeza: por primera vez, los científicos detectaron moléculas orgánicas complejas fuera de nuestra galaxia, en el hielo que rodea una estrella recién nacida. El descubrimiento, publicado por la NASA y la Universidad de Maryland, marca un antes y un después.
En el corazón de una nube helada de polvo y gas interestelar, una joven estrella llamada ST6 brillaba débilmente. Al analizar su luz con el instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) del James Webb, el equipo liderado por la astrónoma Marta Sewilo encontró algo inesperado: las huellas espectrales de moléculas orgánicas complejas (COMs), conocidas en la Tierra como los ladrillos de la vida.
Entre ellas aparecieron metanol, etanol, formiato de metilo, acetaldehído y ácido acético: la base del vinagre, el alcohol y los azúcares simples. “Estas moléculas son las que hacen posible la vida tal como la conocemos”, explicó Sewilo.
La Gran Nube de Magallanes es una galaxia pequeña y primitiva, con pocos elementos pesados y una radiación ultravioleta intensa que debería destruir este tipo de moléculas. El coautor del estudio, Will Rocha, de la Universidad de Leiden, subrayó que estos compuestos no solo se forman, sino que además sobreviven en condiciones extremas.
“Las moléculas orgánicas complejas pueden nacer tanto en el hielo como en el gas. Y una vez formadas, pueden liberarse y mezclarse con nuevas estrellas y planetas. Hasta ahora, los astrónomos solo habían detectado estas moléculas dentro de la Vía Láctea. Que aparezcan fuera implica que los mecanismos que generan vida son mucho más comunes de lo que se creía.
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Para Sewilo y su equipo, la Gran Nube de Magallanes es un espejo del universo temprano: una región con menos carbono, nitrógeno y oxígeno, parecida a las primeras galaxias formadas tras el Big Bang. La astrónoma lo resume así: “Estas moléculas son como fósiles químicos que nos cuentan cómo el universo aprendió a hacer biología antes incluso de que existieran los planetas”.
HOPS-315: Observando la Formación Planetaria en Tiempo Real
Un equipo internacional ha detectado, por primera vez, el momento preciso en que los planetas comenzaron a formarse alrededor de una estrella más allá del Sol: utilizando el telescopio ALMA, del que el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio, y el Telescopio Espacial James Webb, han observado la creación de las primeras motas de material formador de planetas: minerales calientes que apenas comienzan a solidificarse.
Este sistema planetario recién nacido está emergiendo alrededor de HOPS-315, una protoestrella o estrella bebé que se encuentra a unos 1300 años luz de distancia de nosotros y es un análogo del Sol naciente. Alrededor de estas estrellas bebés, a menudo la comunidad astronómica detecta discos de gas y polvo conocidos como "discos protoplanetarios", que son los lugares de nacimiento de nuevos planetas.
En nuestro Sistema Solar, el primer material sólido que se condensó cerca de la ubicación actual de la Tierra alrededor del Sol se encuentra atrapado dentro de meteoritos antiguos. La comunidad astronómica data estas rocas primordiales para determinar cuándo comenzó a formarse nuestro Sistema Solar.
Estos meteoritos están repletos de minerales cristalinos que contienen monóxido de silicio (SiO) y pueden condensarse a las temperaturas extremadamente altas que se dan en los discos planetarios jóvenes. Con el tiempo, estos sólidos recién condensados se unen, formando las semillas para la formación de planetas a medida que ganan tamaño y masa.
Con su nuevo descubrimiento, este equipo ha encontrado evidencia de estos minerales calientes que comienzan a condensarse en el disco alrededor de HOPS-315. Sus resultados muestran que el SiO está presente alrededor de la estrella bebé en su estado gaseoso, así como dentro de estos minerales cristalinos, lo que sugiere que apenas está comenzando a solidificarse.
"Este proceso nunca se ha visto antes en un disco protoplanetario, ni en ningún lugar fuera de nuestro Sistema Solar", declara el coautor Edwin Bergin, profesor de la Universidad de Michigan (EE.
Estos minerales se identificaron por primera vez utilizando el telescopio espacial James Webb, un proyecto conjunto de las agencias espaciales de Estados Unidos, Europa y Canadá. Con estos datos, el equipo determinó que las señales químicas provenían de una pequeña región del disco que rodea a la estrella equivalente a la órbita del cinturón de asteroides que hay alrededor del Sol.
Debido a esto, el disco de HOPS-315 proporciona un maravilloso análogo para estudiar nuestra propia historia cósmica. Como dice van 't Hoff, "este sistema es uno de los mejores que conocemos para investigar algunos de los procesos que ocurrieron en nuestro Sistema Solar".
Entre los materiales que los científicos han podido identificar alrededor de HOPS-315 destaca el monóxido de silicio, así como forsterita y enstatita, unos compuestos constituidos por silicio y magnesio y que son la base de la cual derivan muchos de los minerales que conforman la corteza y el manto terrestre.
Esta confirmación ha sido posible gracias al examen que se ha realizado del chorro de gas que la estrella expulsa (una emisión típica de los astros que se hallan en sus primeras fases de formación). En concreto, si los cristales de compuestos de silicio hubieran estado presentes en la nube nodriza, también deberían formar parte de este flujo de gas.
Ahora, este descubrimiento permitirá estudiar la fase más inicial de creación de un sistema planetario, justo cuando se empiezan a concentrar los primeros agregados de material. Por otra parte, tal como indica Merel van 't Hoff, profesora de la Universidad de Purdue (Estados Unidos) y coautora del estudio, “estamos viendo un sistema que se parece a cómo se veía nuestro Sistema Solar justo cuando comenzaba a formarse”.
El Viento Estelar y la Formación de Estrellas en la Nebulosa de Orión
El viento estelar de una estrella recién nacida en la Nebulosa de Orión impide que se formen nuevas estrellas en las cercanías, según una nueva investigación que utiliza el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de la NASA. Esto es sorprendente porque hasta ahora, los científicos pensaban que otros procesos, como la explosión de estrellas llamadas supernovas, eran en gran parte responsables de regular la formación de estrellas.
La Nebulosa de Orión es uno de los objetos mejor observados y fotografiados en el cielo nocturno. Es el vivero estelar más cercano a la Tierra y ayuda a los científicos a explorar cómo se forman las estrellas. Un velo de gas y polvo hace que esta nebulosa sea extremadamente hermosa, pero también envuelve todo el proceso de nacimiento de estrellas.
En el corazón de la nebulosa se encuentra un pequeño grupo de estrellas jóvenes, masivas y luminosas. "El viento es responsable de hacer estallar una enorme burbuja alrededor de las estrellas centrales", explicó Cornelia Pabst, estudiante de la Universidad de Leiden en los Países Bajos y el autor principal del artículo.
Los investigadores utilizaron el instrumento GREAT en SOFIA para medir la línea espectral, que es como una huella dactilar química, del carbono ionizado. "Los astrónomos usan GREAT como un oficial de policía usa una pistola de radar", explicó Alexander Tielens, un astrónomo del Observatorio Leiden y científico de alto nivel en el artículo. De manera similar, los astrónomos usan la firma espectral del carbono ionizado para determinar la velocidad del gas en todas las posiciones a través de la nebulosa y estudiar las interacciones entre las estrellas masivas y las nubes donde nacieron.
La señal es tan fuerte que revela detalles y matices críticos de las guarderías estelares que de otra manera están ocultas. En el centro de la Nebulosa de Orión, el viento estelar de θ1 Ori C forma una burbuja e interrumpe el nacimiento de estrellas en su vecindario.
Estos efectos de retroalimentación regulan las condiciones físicas de la nebulosa, influyen en la actividad de formación de estrellas y, en última instancia, impulsan la evolución del medio interestelar, el espacio entre estrellas llenas de gas y polvo.
WISPIT 2b: Un Planeta Recién Nacido en un Disco de Múltiples Anillos
Un equipo internacional de astrónomos ha realizado un descubrimiento sin precedentes: un planeta en pleno proceso de formación, aún incrustado en el disco de polvo y gas que rodea a su estrella madre. El hallazgo, descrito como "extraordinario" y "emocionante" por sus autores, marca un hito en la investigación sobre cómo nacen los planetas.
El nuevo planeta, bautizado como WISPIT 2b, se encuentra a unos 430 años luz de la Tierra y orbita una estrella joven muy similar a lo que fue nuestro Sol en sus primeros millones de años. Con una edad estimada de apenas 5 millones de años, este planeta es considerado un "recién nacido" en términos astronómicos. Tiene el tamaño de Júpiter.
Lo que hace único a WISPIT 2b es que ha sido detectado dentro de un disco de múltiples anillos, una estructura compuesta por polvo y gas que rodea a las estrellas jóvenes y que funciona como una "cuna" para los planetas en formación. Es la primera vez que se logra observar con claridad un planeta en esta etapa tan temprana, aún inmerso en su entorno natal.
El descubrimiento fue posible gracias a observaciones realizadas con el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), ubicado en el desierto de Atacama, Chile. El equipo utilizó el instrumento SPHERE, diseñado para bloquear la luz de la estrella central y captar imágenes nítidas de su entorno, lo que permitió detectar el planeta en luz infrarroja y visible.
"Cuando vimos este disco de múltiples anillos por primera vez, supimos que teníamos que intentar detectar un planeta dentro de él", explicó el Dr. Christian Ginski, investigador de la Universidad de Galway y segundo autor del estudio. "Solicitamos rápidamente observaciones de seguimiento y logramos capturar una imagen espectacular del joven protoplaneta incrustado en una brecha del disco".
Además de la imagen en infrarrojo, el equipo logró detectar el planeta en luz visible utilizando un instrumento especializado, confirmando que WISPIT 2b aún está acumulando gas, lo que indica que su atmósfera sigue en formación.
El disco que rodea a WISPIT 2b tiene un radio de 380 unidades astronómicas, es decir, 380 veces la distancia entre la Tierra y el Sol.
Tal y como señalan los autores, los discos ricos en polvo y gas alrededor de estrellas jóvenes son las cunas de los planetas y pueden presentar diversas y espectaculares estructuras, como anillos y brazos espirales, que los investigadores creen que están relacionados con la formación de planetas en su interior. El disco alrededor de WISPIT 2b tiene un radio de 380 unidades astronómicas, aproximadamente 380 veces la distancia entre la Tierra y el Sol.
WISPIT 2b es la primera detección inequívoca de un planeta en un disco con múltiples anillos lo que, según sus descubridores, lo convierte en el laboratorio ideal para estudiar la interacción entre el planeta y su disco de material, y su posterior evolución.
Un Hallazgo Inesperado
El hallazgo de este fascinante nuevo mundo se enmarca dentro de un proyecto de investigación de cinco años que pretendía determinar si los planetas gigantes gaseosos con una órbita amplia son más comunes alrededor de estrellas jóvenes o viejas. Esto condujo al inesperado descubrimiento del nuevo planeta.
"Tuvimos muchísima suerte", asegura Richelle van Capelleveen, la investigadora de la Universidad de Leiden que ha liderado el descubrimiento. "WISPIT 2, una versión joven de nuestro Sol, se encuentra en un grupo de estrellas jóvenes poco estudiado, y no esperábamos encontrar un sistema tan espectacular. Probablemente será un referente en los próximos años", ha explicado la científica en un comunicado de prensa.
Christian Ginski, que es coautor del estudio y participó en el descubrimiento del primer exoplaneta en formación descubierto en 2018, subraya las dificultades de fotografiar este tipo de exoplanetas: "Capturar una imagen de estos planetas en formación ha resultado ser un gran desafío y nos brinda una oportunidad real de comprender por qué los miles de sistemas de exoplanetas más antiguos que existen se ven tan diversos y diferentes de nuestro propio sistema solar.
El estudio fue liderado por Richelle van Capelleveen, estudiante de doctorado en la Universidad de Leiden, y contó con la colaboración de investigadores de la Universidad de Galway y la Universidad de Arizona. Los resultados han sido publicados en la revista científica Astrophysical Journal Letters.
PDS 70b: Un Planeta Gigante en Formación Captado por SPHERE
Un equipo internacional de investigadores del Instituto Max Planck de Astronomía, en Heidelberg (Alemania), ha logrado fotografiar por primera vez un planeta ‘recién nacido’. Para obtener la imagen de este proceso de formación planetaria alrededor de PDS 70, los astrónomos utilizaron el instrumento SPHERE instalado en el telescopio VLT del European Southern Observatory (ESO), uno de los más potentes que existen.
SPHERE, que estudia exoplanetas y discos alrededor de estrellas cercanas gracias al uso de imágenes de alto contraste, permitió a los investigadores medir el brillo del nuevo cuerpo celeste a diferentes longitudes de onda y así deducir las propiedades de su atmósfera.
El análisis muestra que PDS 70b es un planeta de gas gigante con una masa mayor que la de Júpiter. Su superficie se encuentra a una temperatura cercana a los 1.000°C, mucho mas alta que la de cualquier planeta del Sistema Solar.
El punto oscuro del centro de la imagen es obra de un coronógrafo, una máscara que bloquea la intensa luz de la estrella central y permite a los astrónomos detectar su disco y el nuevo planeta, cuya luminosidad es mucho más débil.
El descubrimiento del joven compañero de PDS 70 ha llevado a un segundo grupo de investigadores -compuesto por muchos de los componentes del primero- a seguir durante los últimos meses las observaciones iniciales y así investigar el joven planeta con más detalle. Gracias a los nuevos datos, entre los que se encuentra un espectro del planeta, se ha descubierto que su atmósfera está nublada.
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