Enanas blancas con atmósferas "contaminadas" revelan que las estrellas y los planetas crecen juntos

Un equipo de astrónomos ha descubierto que la formación de planetas en nuestro joven Sistema Solar comenzó mucho antes de lo que se pensaba, y que los bloques de construcción de los planetas crecieron al mismo tiempo que su estrella madre. Crédito: Amanda Smith
Un equipo de astrónomos ha descubierto que la formación de planetas en nuestro joven Sistema Solar comenzó mucho antes de lo que se pensaba, y que los bloques de construcción de los planetas crecieron al mismo tiempo que su estrella madre. Crédito: Amanda Smith

El mecanismo de acreción planetaria y la evolución de la geofísica y la composición de los planetas están influidos por el momento de la formación de los primeros planetesimales. La formación de planetesimales durante el colapso de las nubes moleculares queda demostrada por los estudios astronómicos de los discos circunestelares y la geocronología del Sistema Solar mucho antes de lo que se pensaba.

Un nuevo estudio de la Universidad de Cambridge ha ofrecido distintas pruebas observacionales de la formación de planetesimales en sistemas planetarios de enanas blancas. Un equipo de astrónomos ha descubierto que la formación de planetas en nuestro joven Sistema Solar comenzó mucho antes de lo que se pensaba.

Los hallazgos cambian nuestra comprensión de cómo se formaron los sistemas planetarios, incluido nuestro Sistema Solar, resolviendo potencialmente un importante rompecabezas de la astronomía.

La Dra. Amy Bonsor, del Instituto de Astronomía de Cambridge, primera autora del estudio, declaró: "Tenemos una idea bastante clara de cómo se forman los planetas, pero una cuestión pendiente es cuándo se forman: ¿la formación de los planetas comienza pronto, cuando la estrella madre aún está creciendo, o millones de años después?".

Para encontrar la respuesta a esta pregunta, los astrónomos estudiaron las atmósferas de las estrellas enanas blancas para investigar los componentes básicos de la formación de planetas. Estas enanas blancas son laboratorios increíbles porque sus delgadas atmósferas son casi como cementerios celestes.

Normalmente, los telescopios no pueden observar el interior de los planetas. Sin embargo, un grupo particular de enanas blancas, denominadas sistemas "contaminados", tienen elementos pesados como el calcio, el magnesio y el hierro en sus atmósferas normalmente puras.

Estos elementos deben haberse originado a partir de pequeños objetos como asteroides que sobraron durante la formación de los planetas y colisionaron con las enanas blancas antes de inflamarse en sus atmósferas. Por tanto, el interior de esos asteroides fragmentados puede explorarse mediante investigaciones espectroscópicas de las enanas blancas contaminadas, lo que proporciona a los astrónomos una clara comprensión de las condiciones en las que evolucionaron.

Los científicos examinaron los datos espectroscópicos de 200 enanas blancas contaminadas en galaxias circundantes. Descubrieron que la mezcla de elementos en las atmósferas de estas enanas blancas sólo podía explicarse si muchos de los asteroides originales se habían fundido alguna vez, haciendo que el hierro pesado se hundiera en el núcleo y los metales más ligeros flotaran en la superficie. El núcleo de la Tierra, rico en hierro, es el resultado de un proceso llamado diferenciación.

Según el Dr. Bonsor, "la causa de la fusión sólo puede atribuirse a elementos radiactivos de muy corta duración, que existían en las primeras etapas del sistema planetario pero que se desintegran en apenas un millón de años". En otras palabras, si estos asteroides fueron fundidos por algo que sólo existió durante un tiempo muy breve en los albores del sistema planetario, entonces el proceso de formación de planetas debe iniciarse muy rápidamente".

El estudio sugiere que la imagen de la formación temprana es probablemente correcta, lo que significa que Júpiter y Saturno tuvieron mucho tiempo para crecer hasta sus tamaños actuales.

Nuestro estudio complementa el creciente consenso de que la formación de los planetas comenzó pronto, y que los primeros cuerpos se formaron al mismo tiempo que la estrella". Los análisis de las enanas blancas contaminadas nos indican que este proceso de fusión radiactiva es un mecanismo potencialmente ubicuo que afecta a la formación de todos los planetas extrasolares."

"Esto es sólo el principio: cada vez que encontramos una nueva enana blanca, podemos reunir más pruebas y aprender más sobre cómo se forman los planetas. Podemos rastrear elementos como el níquel y el cromo y decir qué tamaño debía tener un asteroide cuando se formó su núcleo de hierro. Sorprendentemente, podemos sondear procesos como éste en sistemas exoplanetarios".

Fuentes, créditos y referencias:

Amy Bonsor, Rapid formation of exoplanetesimals revealed by white dwarfs, Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01815-8. www.nature.com/articles/s41550-022-01815-8

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