Erosión de disco protoplanetario por vientos ultravioleta

Según revela una investigación reciente, en una zona de la nebulosa de Orión los "vientos" ultravioleta de estrellas masivas están despojando de su gas al disco protoplanetario de una estrella joven situada cerca de ellas, lo que hace que pierda masa rápidamente. El estudio aporta la primera evidencia directamente observada de fotoevaporación impulsada por radiación en la banda del ultravioleta lejano de un disco protoplanetario.

Los hallazgos, realizados gracias a observaciones hechas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), brindan nuevas perspectivas sobre las limitaciones de la formación de planetas gigantes gaseosos, incluido el caso de nuestro propio sistema solar.

Las estrellas jóvenes de baja masa suelen estar rodeadas por discos protoplanetarios de polvo y gas relativamente cortos en duración, los cuales proporcionan los materiales básicos a partir de los cuales se forman los planetas. Por lo tanto, la formación de planetas gigantes gaseosos está limitada por procesos que eliminan masa de los discos protoplanetarios, como la fotoevaporación.

La fotoevaporación ocurre cuando las capas superiores de los discos protoplanetarios se calientan por los rayos X o ultravioleta, lo que aumenta la temperatura del gas y hace que escape del sistema.

Dado que la mayoría de las estrellas de baja masa se forman en cúmulos que también contienen estrellas masivas, se estima que los discos protoplanetarios están expuestos a radiación externa y experimentan fotoevaporación impulsada en buena medida por la radiación ultravioleta.

Los modelos teóricos predicen que la radiación del ultravioleta lejano produce regiones de fotodisociación (PDR, por sus siglas en inglés), áreas donde los fotones ultravioleta emitidos por estrellas masivas cercanas influyen fuertemente en la química del gas en las superficies de los discos protoplanetarios. Sin embargo, la observación directa de estos procesos ha sido esquiva.

Valiéndose de observaciones en el infrarrojo cercano realizadas por el JWST y otras en longitudes de onda submilimétricas efectuadas por el ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), Olivier Berné, del Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología de Francia, y sus colaboradores han logrado determinar la magnitud del efecto que los flujos de radiación del ultravioleta lejano tienen sobre un disco protoplanetario, llamado d203-506 y ubicado dentro de la nebulosa de Orión.

En este sector de la nebulosa de Orión está el sistema estelar joven que alberga al disco protoplanetario llamado d203-506. (Foto: ESA / Webb / NASA / CSA / M. Zamani / PDRs4All ERS Team)

Al evaluar mediante modelos digitales la cinemática y la excitación de las líneas de emisión espectral detectadas dentro de la región de fotodisociación, Berné y sus colaboradores encontraron que d203-506 está perdiendo masa a una tasa alta debido al calentamiento e ionización impulsados por la radiación del ultravioleta lejano. Según los hallazgos, la tasa a la que se pierde esta masa de d203-506 indica que el gas podría ser eliminado del disco en un millón de años, suprimiendo la capacidad de formar planetas gigantes gaseosos dentro de ese sistema solar.

El estudio se titula "A far-ultraviolet-driven photoevaporation flow observed in a protoplanetary disk". Y se ha publicado en la revista académica Science. (Fuente: American Association for the Advancement of Science)