Sin embargo, hasta ahora, nunca habíamos podido mapear la distribución del agua en un disco estable y frío - el tipo de disco que ofrece las condiciones más favorables para la formación de planetas alrededor de estrellas. Estos nuevos descubrimientos han sido posibles gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio.
Agua en el disco de HL Tauri
"Nunca imaginé que podríamos obtener una imagen de océanos de vapor de agua justo en la región donde es probable que se forme un planeta", afirma Stefano Facchini, astrónomo en la universidad de Milán (Italia), quien lideró el estudio publicado hoy en la revista Nature Astronomy. Las observaciones revelan la presencia de al menos tres veces más agua que en todos los océanos de la Tierra en el disco interno de la joven estrella HL Tauri, similar al Sol, situada a 450 años luz de la Tierra en la constelación de Tauro.
"Es realmente notable que podamos no solo detectar, sino también capturar imágenes detalladas y resolver espacialmente el vapor de agua a una distancia de 450 años luz de nosotros", añade Leonardo Testi, astrónomo en la universidad de Bolonia (Italia) y coautor del estudio. Las observaciones a resolución espacial realizadas con ALMA permiten a los astrónomos determinar la distribución del agua en diferentes regiones del disco. "Participar en un descubrimiento tan importante en el disco emblemático de HL Tauri ha sido más allá de mis expectativas para mi primera experiencia de investigación en astronomía", añade Mathieu Vander Donckt de la Universidad de Liège, en Bélgica, quien era estudiante de máster cuando participó en esta investigación.
Una cantidad significativa de agua fue encontrada en la región donde se encuentra un surco conocido en el disco de HL Tauri. Los surcos radiales son creados en los discos ricos en gas y polvo por los jóvenes planetas en órbita que acumulan materia y crecen. "Nuestras imágenes recientes revelan una cantidad significativa de vapor de agua a diferentes distancias de la estrella, incluyendo un espacio donde un planeta podría potencialmente estar formándose en este momento", explica Stefano Facchini. Esto sugiere que este vapor de agua podría afectar la composición química de los planetas que se forman en estas regiones.
Observar el agua con un telescopio terrestre no es tarea fácil, ya que el abundante vapor de agua presente en la atmósfera terrestre degrada las señales astronómicas. ALMA, operado por el ESO con sus socios internacionales, es una red de telescopios situada en el desierto chileno de Atacama, a unos 5.000 metros de altitud. Se construyó en un entorno elevado y seco, específicamente para minimizar esta degradación y ofrecer condiciones excepcionales de observación. "Hasta la fecha, ALMA es la única instalación capaz de resolver espacialmente la presencia de agua en un disco frío de formación de planetas", explica el coautor Wouter Vlemmings, profesor en la universidad tecnológica de Chalmers en Suecia (1).
"Es realmente emocionante asistir directamente, en una foto, a la liberación de moléculas de agua a partir de partículas de polvo helado", declara Elizabeth Humphreys, astrónoma en el ESO, que también participó en el estudio. Los granos de polvo que componen un disco son los gérmenes de la formación de planetas, ya que colisionan y se aglomeran formando cuerpos cada vez más grandes en órbita alrededor de la estrella.
Los astrónomos piensan que allí donde es suficientemente frío para que el agua se congele en las partículas de polvo, estas se aglomeran más eficientemente - un lugar ideal para la formación de planetas. "Nuestros resultados muestran cómo la presencia de agua puede influir en el desarrollo de un sistema planetario, como fue el caso hace 4,5 mil millones de años en nuestro propio sistema solar", añade Stefano Facchini.
Con las mejoras realizadas a ALMA y al ELT (Extremely Large Telescope) del ESO, que se pondrán en marcha durante la década, la formación de planetas y el papel que juega el agua en este proceso estarán más claros que nunca. En particular, METIS (para Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph), ofrecerá a los astrónomos vistas sin igual de las regiones internas de los discos de formación de planetas, donde se forman planetas como la Tierra.
Nota:
(1) Las nuevas observaciones utilizaron los detectores de la banda 5 y de la banda 7 de ALMA. La banda 5 fue desarrollada por Chalmers con la participación del ESO; permitió extender ALMA a una nueva gama de frecuencias destinada específicamente a la detección y la imagen de agua en el Universo cercano. En este estudio, el equipo observó tres líneas espectrales del agua en ambas gamas de frecuencias del receptor para mapear el gas a diferentes temperaturas en el disco.