Mirando a través de un ojo de cerradura cósmica en Distant Baby Star, los astrónomos pueden haber abierto una nueva ventana en el pasado profundo de nuestro propio sistema solar.
Utilizando observaciones combinadas del telescopio espacial James Webb (JWST) y la matriz de milímetro/submilímetro de Atacama (ALMA) en Chile, un equipo de investigación internacional ha vislumbrado los primeros momentos de creación planetaria Alrededor del ProtoStar Hops-315, que se encuentra en una región gigante formadora de estrellas que se encuentra a unos 1,400 años luz de distancia en la constelación de Orión. Sus hallazgos aparecen en un estudio publicado el miércoles en Naturaleza.
Con un peso de 0.6 Solar Mass, HOPS-315 debería algún día crecer para convertirse en una estrella como nuestro propio sol; Esto lo convierte en un destacado prometedor para estudiar las primeras etapas de La historia de nuestro sistema solar. Por ahora, sin embargo, está envuelto en una vasta y obscena envoltura de material de entrada: comida baby para un recién nacido estelar hambriento.
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Pero las observaciones de radio infrarrojas de JWST y Alma han perforado este velo, mirando a través de un espacio en el sobre para sondear otras estructuras alrededor de HOPS-315 con detalles sin precedentes, más notablemente un halo giratorio de gas caliente y polvo llamado A disco protoplanetario. Tales discos son úteros para mundos embrionarios; En ellos, los grupos de roca llamados planetesimales se unen y finalmente se acumulan en planetas de pleno derecho.
Sin embargo, no se pueden formar planetesimales sin granos más pequeños de minerales cristalinos que se condensen primero dentro del disco, que ocurre a medida que el gas del disco se enfría. Durante generaciones, los astrónomos han estado literalmente en la oscuridad sobre este proceso, ya que las nubes envolventes que alimentan una protostar generalmente oscurecen sus detalles íntimos. Los científicos planetarios que estudian nuestro propio sistema solar no les ha ido mucho mejor porque a más de cuatro mil millones de años se encuentran entre ellos y el nacimiento de nuestra propia estrella y su séquito de mundos.
La poca evidencia que tenemos de esa era distante viene principalmente en forma de inclusiones ricas en calcio-aluminio (CAI) conservado en meteoritos antiguos. La datación radiométrica precisa ha demostrado que estos son los objetos sólidos más antiguos que surgen alrededor del sol, lo que sugiere que CAI puede ser las semillas primordiales de las cuales crecerían los planetas futuros. Los científicos pusieron el reloj para todo lo que está alrededor del sol usando CAIS, marcando su aparición como “Tiempo cero” en la historia de nuestro sistema solar.
Presumiblemente, los CAI estaban formados por granos minerales que se duchan del disco de gas caliente que debe haber rodeado una vez a nuestro sol infantil. Pero exactamente cómo, dónde y cuándo surgieron, nadie lo sabe realmente. Aparte de tener una máquina del tiempo para regresar y mirar, la única forma de resolver este misterio es estudiar lo que podemos ver de este proceso alrededor de otras estrellas infantiles, lo que, hasta estas observaciones de HOPS-315, no ha sido mucho.
“La mayor parte de lo que hemos visto son los discos protoplanetarios más fríos y más antiguos”, dice la autora principal del nuevo estudio, Melissa McClure, astrónomo de la Universidad de Leiden en los Países Bajos. “El período [for the formation of mineral grains and CAIs] es realmente corto, como 100,000 años. Parpadea, y te lo perderás. Y estos jóvenes protostars todavía están envueltos en nubes moleculares densas, que son difíciles de ver ”.
HOPS-315, sin embargo, no solo es muy joven, sino que también se inclina en un cierto ángulo con respecto a nuestro sistema solar, una posición que permite a los astrónomos ver cada vez más a la protta. “Este sistema es un unicornio”, dice Fred Ciesla, un científico planetario de la Universidad de Chicago, que revisó los pares Naturaleza papel y escritos Un comentario acompañante. “Tiene un disco interno caliente que todavía está pasando por esta fase temprana, y está orientado para que podamos verlo. Eso lo hace muy especial, y espero que aún tengamos mucho que aprender de ella”.
Otro contribuyente crítico fue JWST; Las observaciones anteriores de otras instalaciones, como el telescopio espacial Spitzer de la NASA, habían marcado el sistema como un objetivo prometedor, pero carecía de la capacidad de un seguimiento exhaustivo. “Fueron las mejoras masivas de Webb en la sensibilidad y la resolución espectral lo que permitió que esto sucediera”, dice McClure.
Con las estrellas alineadas literalmente y figurativamente, McClure y varios colegas observaron HOPS-315 con JWST en marzo y septiembre de 2023. Un análisis minucioso de los datos reveló las huellas dactilares moleculares de las huellas dactilares de la silicona gaseosa, así como una mezcla de silicatos cristalinos, todos los siglos decorados de las medidas minerales que se defienden como el gasal de los protegidos de los protegidos. HOPS-315 también está abriendo un chorro de material de salida mientras se alimenta, sin embargo, lo que los investigadores preocuparon podría ser la fuente de esas señales. Las observaciones posteriores con Alma en noviembre de 2023 ayudaron a confirmar que los granos minerales no estaban presentes en el chorro, sino en una región del disco de Protostar que abarca el doble de la distancia entre la Tierra y el Sol, y que se encuentra en la órbita equivalente alrededor de nuestra estrella de la correa de aseroides principales de nuestro sistema solar. La agitación del disco o los intensos vientos estelares de la creciente protostar pueden ayudar a que los granos se acumulen allí.
Aunque las observaciones JWST y ALMA no detectaron directamente CAI, las proporciones de los minerales detectados y su ubicación alrededor de HOPS-315 son consistentes con las predicciones de muchos modelos de las condiciones para la aparición de CAI en el “tiempo cero” en el sistema solar muy temprano.
“Este nuevo trabajo sugiere fuertemente que, para [HOPS-315]las condiciones adecuadas para la formación de CAI ocurren dentro de [one Earth-sun distance] En un momento temprano, una fracción de un millón de años “después de la formación de una protta, dice Phil Armitage, un teórico de la formación de planetas de la Universidad de Stony Brook y el Flatiron Institute en la ciudad de Nueva York, que no fue involucrado en el nuevo trabajo. Esto no es necesariamente sorprendente, agrega, aunque” se podría imaginar otras posibilidades “en la que CAIS se formaría significativamente antes o más tarde en la evolución de un protector de protección. Se pueden detectar firmas en sistemas de diferentes edades “.
Ilaria Pascucci, una astrónomo de la Universidad de Arizona, que tampoco fue parte del nuevo estudio, enfatiza que el resultado es tan fundamentalmente profundo que exige una investigación y un seguimiento muy cuidadosos. “Sería extremadamente importante detectar CAI en discos protoplanetarios porque nos permitiría conectar la evolución de estos discos con la del sistema solar”, dice ella. “Pero en este documento, los autores claramente afirman que no han detectado CAI; han [instead] Los granos cristalinos detectados que podrían haberse formado en un entorno donde también podría formarse CAI. Es un enlace muy interesante “.
Las observaciones de protostars como HOPS-315, agrega, pueden ser muy difíciles de interpretar. “Está la estrella, el disco, el viento, el jet, el sobre, estos son objetos muy complejos”, dice ella. “Los autores han hecho un trabajo realmente agradable al burlar toda la información que pueden de sus observaciones. [of HOPS-315]pero este es un objeto desafiante, por lo que definitivamente necesitamos encontrar y mirar más “. Un ProtoStar en particular, señala Pascucci, es HOPS-68. lo observó con Spitzer en 2011 y encontraron características similares en los datos de baja resolución que estaban disponibles en ese momento. En ese momento, interpretaron esas características como parte del envoltorio oscuro del ProtoStar en lugar de su disco protoplanetario interno, dice, pero este nuevo resultado sugiere que puede ser el momento de volver a visitar ese ojo con JWST para otra mirada más profunda.
En cuanto a HOPS-315, McClure especula que el sistema aún puede tener sorpresas. Los datos JWST de su equipo, dice, muestran que el avión de salida que complicó su análisis está notablemente agotado en silicio, que es el elemento más importante para hacer los silicatos que sirven como bloques de construcción planetarios. Quizás, entonces, en lugar de alimentar el chorro, el silicio ha sido encerrado en otro lugar, como en embalses de polvo o incluso objetos rocosos más grandes que son más profundos en el disco.
“Nuestras estimaciones sugieren que algo como el 98 por ciento del silicio que esperaríamos en relación con el carbono que vemos [in the jet] Falta “, dice.” Esa puede ser una pista de que los planetesimales ya se están formando de una manera similar que deben tener en nuestro sistema solar “.