Monóxido de carbono ligado al hielo encontrado escondido en discos formadores de planetas
Ilustración artística de un disco planetario, una región de polvo y gas donde se forman los planetas. El inserto de acercamiento muestra las moléculas de monóxido de carbono en la fase de hielo. Crédito: M.Weiss/Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian
Un equipo de astrónomos, incluido Peter Gao de Carnegie, ha resuelto uno de los mayores misterios pendientes sobre el entorno en el que nacen los planetas bebés. Sus hallazgos son publicados por Nature Astronomy.
En su juventud, las estrellas están rodeadas por un disco giratorio de gas y polvo, la materia prima de la que nacen los planetas y otros objetos celestes. Con el tiempo, este material se agrega para formar planetas, así como los cuerpos progenitores de asteroides y muchos meteoritos.
Al estudiar estos viveros planetarios, los astrónomos observan con frecuencia monóxido de carbono, que es ultrabrillante en sus instrumentos, lo que lo convierte en un objetivo principal para los observadores.
Pero durante la última década más o menos, algo no ha funcionado en lo que respecta a las observaciones de monóxido de carbono, explicó la autora principal del artículo, Diana Powell del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian. Los modelos teóricos de formación de sistemas planetarios indican que debería haber más monóxido de carbono presente en estos discos de formación de planetas de lo que los astrónomos pueden ver. Una gran parte de ella falta en las observaciones.
Un nuevo modelo creado inicialmente por Gao para estudiar nubes en exoplanetas, modificado por Powell para aplicarlo a discos protoplanetarios y validado con observaciones usando las 60 antenas de radiotelescopio del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, o ALMA, reveló que el monóxido de carbono ha sido escondiéndose a simple vista en formaciones de hielo de disco, que no son detectables con un telescopio.
El modelo muestra que el monóxido de carbono se está formando en grandes partículas de hielo, especialmente después de un millón de años de existencia de un disco. El monóxido de carbono gaseoso es abundante y detectable en los discos más jóvenes.
Las imprecisiones en la abundancia de monóxido de carbono podrían tener enormes implicaciones para el campo de la astroquímica.
“El monóxido de carbono se usa esencialmente para rastrear todo lo que sabemos sobre los discos, como la masa, la composición y la temperatura”, explicó Powell. «Esto podría significar que muchos de nuestros resultados para discos han sido sesgados e inciertos porque no entendemos el compuesto lo suficientemente bien«.
Gao agregó que este trabajo abre la puerta a más aplicaciones de la microfísica de nubes desplegadas en su modelo para la ciencia de los discos y la formación de granos de hielo en los discos.
«Será interesante ver cómo la formación de hielo de agua en los discos, por ejemplo, se ve afectada por consideraciones microfísicas y, a su vez, cómo estos procesos afectan la formación y composición de los planetas«, dijo. “Este trabajo también ilustra los avances que pueden ocurrir cuando dos campos aparentemente dispares entran en contacto, ¡así que es muy emocionante! Tengo muchas ganas de ver adónde puede conducir esto, especialmente si podemos validar el modelo usando JWST”.
Referencia
- Powell, D., Gao, P., Murray-Clay, R. et al. Depletion of gaseous CO in protoplanetary disks by surface-energy-regulated ice formation. Nat Astron (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01741-9
