El telescopio espacial James Webb estudia por primera vez el disco de formación lunar alrededor de un planeta masivo

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha proporcionado las primeras mediciones directas de las propiedades químicas y físicas de un posible disco de formación lunar que rodea un gran exoplaneta. El disco rico en carbono que rodea al planeta, llamado CT Cha b, ubicado a 625 años luz de la Tierra, es un posible lugar de construcción de lunas, aunque no se detecta ninguna en los datos del Webb.

Los resultados se publicaron hoy en The Astrophysical Journal Letters.

La joven estrella que orbita el planeta tiene solo 2 millones de años y aún acumula material circunestelar. Sin embargo, el disco circumplanetario descubierto por el Webb no forma parte del disco de acreción más grande que rodea a la estrella central. Ambos objetos se encuentran a 74.000 millones de kilómetros de distancia.

Observar la formación de planetas y lunas es fundamental para comprender la evolución de los sistemas planetarios en nuestra galaxia. Es probable que haya más lunas que planetas, y algunas podrían albergar vida tal como la conocemos. Pero apenas ahora estamos entrando en una era en la que podemos presenciar su formación.

Este descubrimiento facilita una mejor comprensión de la formación de planetas y lunas, afirman los investigadores. Los datos del Webb son invaluables para establecer comparaciones con el nacimiento de nuestro sistema solar hace más de 4 mil millones de años.

“Podemos ver evidencia del disco alrededor de la compañera y estudiar su composición química por primera vez. No solo presenciamos la formación de la luna, sino también la de este planeta”, declaró la coautora principal Sierra Grant, del Instituto Carnegie para la Ciencia en Washington.

"Estamos viendo qué material se está acumulando para construir el planeta y las lunas", añadió el autor principal Gabriele Cugno de la Universidad de Zúrich y miembro del Centro Nacional de Competencia en Investigación PlanetS.

Diseccionando la luz de las estrellas

Las observaciones infrarrojas de CT Cha b se realizaron con el instrumento MIRI (instrumento de infrarrojo medio) del telescopio Webb, utilizando su espectrógrafo de resolución media. Un análisis inicial de los datos de archivo del telescopio Webb reveló indicios de moléculas dentro del disco circumplanetario, lo que motivó un análisis más profundo de los datos. Dado que la débil señal del planeta se encuentra oculta por el resplandor de su estrella anfitriona, los investigadores tuvieron que separar la luz de la estrella del planeta mediante métodos de alto contraste.

“Vimos moléculas en la ubicación del planeta, así que supimos que allí había información que valía la pena investigar y dedicar un año a extraer datos. Realmente requirió mucha perseverancia”, dijo Grant.

Finalmente, el equipo descubrió siete moléculas carboníferas dentro del disco del planeta, incluyendo acetileno (C₂H₂ ) y benceno ( C₂H₂ ). Esta química rica en carbono contrasta marcadamente con la observada en el disco alrededor de la estrella anfitriona, donde los investigadores encontraron agua pero no carbono. La diferencia entre ambos discos ofrece evidencia de su rápida evolución química en tan solo dos millones de años.

Génesis de las lunas

Desde hace tiempo se ha planteado la hipótesis de que un disco circumplanetario es el lugar de nacimiento de las cuatro lunas principales de Júpiter. Estos satélites galileanos debieron de condensarse a partir de dicho disco aplanado hace miles de millones de años, como lo demuestran sus órbitas coplanares alrededor de Júpiter. Las dos lunas galileanas más externas, Ganimedes y Calisto, están compuestas en un 50 % de hielo de agua. Sin embargo, presumiblemente tienen núcleos rocosos, quizás de carbono o silicio.

“Queremos aprender más sobre cómo nuestro sistema solar formó sus lunas. Esto significa que necesitamos observar otros sistemas que aún están en construcción. Intentamos comprender cómo funciona todo”, dijo Cugno. “¿Cómo se forman estas lunas? ¿Cuáles son sus componentes? ¿Qué procesos físicos intervienen y en qué escalas de tiempo? El Webb nos permite presenciar el drama de la formación lunar e investigar estas cuestiones mediante la observación por primera vez”.

El próximo año, el equipo utilizará Webb para realizar un estudio exhaustivo de objetos similares, para comprender mejor la diversidad de propiedades físicas y químicas en los discos alrededor de planetas jóvenes.

Fuente: NASA