Nota de prensa

Astrónomos descubren un eslabón perdido para el agua del Sistema Solar

8 de Marzo de 2023, Madrid

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos y astrónomas ha detectado agua en forma de gas en el disco de formación planetaria que rodea a la estrella V883 Orionis. Este agua lleva una firma química que explicaría el viaje del agua desde las nubes de gas de formación estelar hasta los planetas, apoyando la idea de que el agua de la Tierra es incluso más antigua que nuestro Sol.

"Ahora podemos rastrear los orígenes del agua de nuestro Sistema Solar hasta antes de que se formara el Sol", afirma John J. Tobin, astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía (EE.UU.) y autor principal del estudio publicado hoy en la revista Nature.

Este descubrimiento se realizó mientras se estudiaba la composición del agua presente en V883 Orionis, un disco de formación planetaria situado a unos 1300 años luz de distancia de la Tierra. Cuando una nube de gas y polvo colapsa, forma una estrella en su centro. Alrededor de la estrella, el material de la nube también forma un disco. En el transcurso de unos pocos millones de años, la materia del disco se agrupa para formar cometas, asteroides y, con el tiempo, planetas. Tobin y su equipo utilizaron el conjunto de antenas ALMA, del que el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio, para medir las firmas químicas del agua y su trayectoria desde la nube de formación estelar hasta los planetas.

Por lo general, el agua consiste en un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. El equipo de Tobin estudió una versión ligeramente más pesada del agua donde uno de los átomos de hidrógeno se reemplaza con deuterio, un isótopo pesado de hidrógeno. Debido a que el agua simple y el agua pesada se forman bajo diferentes condiciones, su proporción se puede usar para rastrear cuándo y dónde se formó el agua. Por ejemplo, se ha demostrado que esta proporción, en algunos cometas del Sistema Solar, es similar a la del agua en la Tierra, lo que sugiere que los cometas podrían haber proporcionado agua a la Tierra.

El viaje del agua desde las nubes a las estrellas jóvenes, y luego de los cometas a los planetas, ya se había observado anteriormente, pero hasta ahora faltaba el vínculo entre las estrellas jóvenes y los cometas. "En este caso, V883 Orionis representa el eslabón perdido", declara Tobin. "La composición del agua del disco es muy similar a la de los cometas de nuestro propio Sistema Solar. Se trata de una confirmación de la idea de que el agua de los sistemas planetarios se formó hace miles de millones de años, antes que el Sol, en el espacio interestelar, y ha sido heredada, tanto por los cometas como por la Tierra, con cambios relativamente escasos".

Pero observar el agua resultó ser complicado. "La mayor parte del agua presente en los discos de formación planetaria está congelada como hielo, por lo que generalmente está oculta a nuestra vista", afirma la coautora Margot Leemker, estudiante de doctorado en el Observatorio de Leiden (Países Bajos). El agua en forma de gas se puede detectar gracias a la radiación emitida por las moléculas a medida que giran y vibran, pero cuando el agua está congelada resulta más complicado, ya que el movimiento de las moléculas está más restringido. El agua en forma de gas se puede encontrar hacia la zona central de los discos, cerca de la estrella, donde la temperatura es mayor. Sin embargo, estas regiones cercanas están ocultas por el propio disco de polvo, y además son demasiado pequeñas para ser captadas por nuestros telescopios.

Afortunadamente, en un estudio reciente se comprobó que el disco V883 Orionis está a una temperatura inusualmente alta. Una impresionante emisión de energía procedente de la estrella calienta el disco "hasta una temperatura en la que el agua ya no está en forma de hielo, sino de gas, lo cual nos permite detectarlo", declara Tobin.

Para observar el agua en forma de gas de V883 Orionis, el equipo utilizó ALMA, un conjunto de radiotelescopios situado en el norte de Chile. Gracias a su sensibilidad y capacidad para distinguir pequeños detalles, pudieron detectar el agua y determinar su composición, así como mapear su distribución dentro del disco. A partir de estas observaciones, descubrieron que este disco contiene al menos 1200 veces la cantidad de agua presente en todos los océanos de la Tierra.

En el futuro, esperan utilizar el próximo Extremely Large Telescope (ELT) de ESO y su instrumento de primera generación METIS. Este instrumento de infrarrojo medio podrá resolver la fase gaseosa del agua en este tipo de discos, proporcionando información más precisa sobre la trayectoria del agua desde las nubes de formación estelar hasta los sistemas solares. "Esto nos dará una visión mucho más completa del hielo y el gas en los discos de formación planetaria", concluye Leemker.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo “Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars”, publicado en la revista Nature (doi: 10.1038/s41586-022-05676-z).

El equipo está formado por John J. Tobin (Observatorio Nacional de Radioastronomía, EE.UU.); Merel L. R. van’t Hoff (Departamento de Astronomía, Universidad de Míchigan, EE.UU.); Margot Leemker (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Países Bajos [Leiden]); Ewine F. van Dishoeck (Leiden); Teresa Paneque-Carreño (Leiden; Observatorio Europeo Austral, Alemania); Kenji Furuya (Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Japón); Daniel Harsono (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Tsing Hua, Taiwán); Magnus V. Persson (Departamento de Espacio, Tierra y Medio Ambiente, Universidad Chalmers de Tecnología, Observatorio Espacial de Onsala, Suecia); L. Ilsedore Cleeves (Departamento de Astronomía, Universidad de Virginia, EE.UU.); Patrick D. Sheehan (Centro de Exploración Interdisciplinar e Investigación en Astronomía, Universidad Northwestern, EE.UU.); y Lucas Cieza (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería, Núcleo Millennium para exoplanetas jóvenes y sus lunas, Universidad Diego Portales, Chile).

El Observatorio Europeo Austral (ESO) pone a disposición de la comunidad científica mundial los medios necesarios para desvelar los secretos del Universo en beneficio de todos. Diseñamos, construimos y operamos observatorios de vanguardia basados en tierra -utilizados por la comunidad astronómica para abordar preguntas emocionantes y difundir la fascinación por la astronomía- y promovemos la colaboración internacional en astronomía. Establecida como organización intergubernamental en 1962, hoy ESO cuenta con el apoyo de 16 Estados Miembros (Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza), junto con Chile, país anfitrión, y con Australia como socio estratégico. La sede de ESO y su planetario y centro de visitantes, el ESO Supernova, se encuentran cerca de Múnich (Alemania), mientras que el desierto chileno de Atacama, un lugar maravilloso con condiciones únicas para observar el cielo, alberga nuestros telescopios. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), así como dos telescopios de rastreo: VISTA, que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. También en Paranal, ESO albergará y operará el Cherenkov Telescope Array South, el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. En Chajnantor, junto con socios internacionales, ESO opera APEX y ALMA, dos instalaciones que observan los cielos en el rango milimétrico y submilimétrico. En Cerro Armazones, cerca de Paranal, estamos construyendo "el ojo más grande del mundo para mirar el cielo": el Telescopio Extremadamente Grande de ESO (ELT, Extremely Large Telescope). Desde nuestras oficinas en Santiago (Chile), apoyamos el desarrollo de nuestras operaciones en el país y nos comprometemos con los socios chilenos y con la sociedad chilena.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El >nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

• Artículo científico
• Fotos de ALMA
• Para periodistas: suscríbete para recibir nuestros comunicados embargados y en tu idioma
• Para científicos/as: ¿tienes una historia? Cuéntanos tu investigación

Contactos

John J. Tobin
National Radio Astronomy Observatory
Charlottesville, USA
Email: jtobin@nrao.edu

Margot Leemker
Leiden Observatory
Leiden, the Netherlands
Email: leemker@strw.leidenuniv.nl

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6176
Email: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso2302.