Localizando agua en el espacio

25 de febrero de 2010

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NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC)

Por primera vez, los científicos lograron localizar grandes cantidades de agua en un disco alrededor de una estrella joven.

El agua es considerada como un ingrediente clave para la vida  y existe muchísima agua en el Universo. Ahora los científicos han encontrado el elemento precioso en un disco alrededor de una estrella joven, similar al Sol. Este disco, supuestamente el lugar de nacimiento de futuros planetas, contiene un centenar de veces más agua que todos los océanos de la Tierra. Las observaciones astronómicas obtenidas con el interferómetro IRAM parecen ser muy prometedores en cuanto a resolver el misterio en torno al origen del agua en el Sistema Solar (The Astrophysical Journal, 10 de febrero de 2010).

La mayoría del agua en los océanos de la Tierra probablemente se originó en una nube tenue entre las estrellas, que colapsó para formar el Sistema Solar. Exactamente dónde se produjo el agua y las moléculas se abrieron paso en esta nube gigante hacia un pequeño planeta como la Tierra hace alrededor de 4.500 millones de años, es una de las cuestiones clave en el estudio de nuestros orígenes.

Si bien los astrónomos no pueden dar marcha atrás al reloj para observar al Sistema Solar cuando era joven, pueden estudiar la formación de sistemas planetarios alrededor de otras estrellas jóvenes cercanas. El interferómetro IRAM en el Plateau de Bure, en los Alpes franceses, ha identificado, por primera vez, la ubicación de la mayor parte del vapor de agua caliente del disco en rotación alrededor de una estrella muy joven, análoga al Sol.

Debido a la obstrucción por la gran cantidad de agua en nuestra atmósfera, las observaciones astronómicas de agua normal H2(16)O requiere satélites como el recientemente creado Observatorio Espacial Herschel. Sin embargo, aproximadamente 1 de cada 500 moléculas de agua en el espacio contiene el isótopo más pesado (18)O. Algunas marcas de esta agua pesada H2(18)O son capaces de penetrar la atmósfera de la Tierra y llegar a los telescopios IRAM. Como los telescopios en la Tierra son mucho más grandes y ven con cientos de veces mejor agudeza que cualesquiera de los satélites existentes, permiten a los astrónomos acercar las estrellas en formación y determinar la ubicación del agua.

Los astrónomos Ewine van Dishoeck, del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, en Garching, Alemania, y del Observatorio de Leiden, Holanda; y Jes Jørgensen de la Universidad de Bonn, Alemania, y del Centro de Formación de Estrellas y Planetas, en Copenhague, Dinamarca, utilizaron el interferómetro IRAM, de Plateau de Bure, en busca de agua pesada H2(18)O en torno a una estrella joven, NGC 1333 IRAS4B, que se formó hace sólo entre 10.000 y 50.000 años. Los astrónomos encontraron que la mayor parte del vapor de agua alrededor de la joven estrella se encuentra en el interior de 25 Unidades Astronómicas del disco giratorio. Esta distancia corresponde aproximadamente a la órbita de Neptuno en el Sistema Solar (1 UA es la distancia Tierra-Sol, unos 150 millones de kilómetros).

Observaciones anteriores de esta protoestrella habían sugerido que el vapor de agua cae en fuertes chubascos de la nube y se acumula en el disco. Los datos de IRAM muestran que la cantidad de agua realmente en el disco es cien veces mayor que en cualesquiera de tales chubascos – aproximadamente 100 veces más que el contenido de los océanos de la Tierra.

“El agua parece estar ubicada en una capa caliente justo por encima del plano medio del disco, donde la mayor parte del oxígeno disponible es transformado en agua a través de reacciones químicas”, dice Ewine van Dishoeck. “Ahora sabemos que la mayor parte del agua entra en el disco en forma de hielo rodeando a los granos de polvo de la nube fría colapsada, y que estos “mantos de hielo” se evaporan por las temperaturas más altas cercanas a la estrella joven.

“Estas observaciones de vapor de agua han abierto toda una nueva avenida para el estudio del agua en pequeños sistemas de tipo solar, complementaria de la que es posible con los satélites”, explica Jes Jørgensen, autor principal del artículo. “Sólo el interferómetro IRAM, de Plateau de Bure, es actualmente capaz de capturar y hacer imágenes de estas señales muy débiles del isótopo del agua. Además, las largas longitudes de onda  en las que opera IRAM nos permiten ver mucho más profundo en el disco y, de ese modo, poder estudiar los procesos físicos y químicos que controlan la evolución temprana de estos discos que pueden establecer las etapas de la eventual formación de planetas”.

Durante los próximos tres años, el Observatorio Espacial Herschel hará el relevamiento del agua normal en muchas nubes formadoras de estrellas en nuestra galaxia y en otras. Combinándolas con observaciones terrenas similares, los astrónomos podrán determinar exactamente cuánta agua se encuentra y dónde y en qué etapa de la evolución de una joven estrella. “El acceso  combinado a los poderosos telescopios IRAM y al instrumento PACS de Herschel hace del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, un ambiente único para llevar a cabo tales estudios integrales del agua en sistemas estelares jóvenes”, dice Ewine van Dishoeck.

Más información en:

http://www.mpg.de/

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