Webb desentranya l’inici del procés de formació planetària

El telescopi Webb confirma un procés que implica la deriva de sòlids coberts de gel des de les regions exteriors d’un disc de formació planetària cap a la zona rocosa dels planetes.

Des de fa molt temps s’ha proposat que els còdols gelats que es formen a les fredes regions exteriors dels discos protoplanetaris (la mateixa zona on s’originen els cometes en el nostre sistema solar) haurien de ser les llavors fonamentals de la formació de planetes. El principal requisit d’aquestes teories és que els còdols s’haurien de desplaçar cap a l’interior de l’estrella a causa de la fricció al disc gasós, entregant sòlids i aigua als planetes.

Una predicció fonamental d’aquesta teoria és que a mesura que els còdols gelats ingressen la regió més càlida dins de la "línia de neu", on el gel es converteix en vapor, haurien d’alliberar grans quantitats de vapor d’aigua freda. Això és exactament el que va observar Webb.

"Webb finalment va revelar la connexió entre el vapor d’aigua al disc interior i la deriva de còdols gelats des del disc exterior", va dir en un comunicat la investigadora principal Andrea Banzatti de la Universitat Estatal de Texas, San Marcos, Texas. "Aquesta troballa obre perspectives interessants per estudiar la formació de planetes rocosos amb Webb!"

"En el passat, teníem aquesta imatge molt estàtica de la formació de planetes, gairebé com si existissin zones aïllades a partir de les quals es formaven els planetes", va explicar Colette Salyk, membre de l’equip del Vassar College a Poughkeepsie, Nova York. "Ara tenim evidència que aquestes zones poden interactuar entre si. També és una cosa que es proposa que hagi succeït en el nostre sistema solar".

Els investigadors van utilitzar el MIRI (l’instrument d’infraroig mitjà) de Webb per estudiar quatre discos, dos compactes i dos d’estesos, al voltant d’estrelles similars al Sol. Es estima que aquestes quatre estrelles tenen entre 2 i 3 milions d’anys, tot just nounades en el temps còsmic.

S’espera que els dos discos compactes experimentin una eficient deriva dels còdols, transportant-los a una distància equivalent a l’òrbita de Neptú. Al contrari, s’espera que els discos estesos tinguin els seus còdols retinguts a múltiples anells fins sis vegades l’òrbita de Neptú.

Les observacions de Webb van ser dissenyades per determinar si els discos compactes tenen una abundància més gran d’aigua a la regió rocosa del planeta interior, com s’esperava si la deriva dels còdols és més eficient i està entregant molta massa sòlida i aigua als planetes interiors. L’equip va optar per utilitzar el MRS (espectròmetre de resolució mitjana) de MIRI perquè és sensible al vapor d’aigua als discos.

Els resultats van confirmar les expectatives en revelar un excés d’aigua freda als discos compactes, en comparació amb els discos grans.

A mesura que els còdols es desplacen, cada vegada que troben un augment de pressió (un augment de pressió) tendeixen a acumular-se allà. Aquestes trampes de pressió no necessàriament impedeixen la deriva de còdols, però sí que la impedeixen. Això és el que sembla estar succeint als grans discos amb anells i espais.

Les investigacions actuals proposen que els planetes grans poden causar anells de més pressió, on tendeixen a acumular-se els còdols. Això també podria haver estat un paper de Júpiter en el nostre sistema solar: inhibir el subministrament de còdols i aigua als nostres planetes rocosos petits, interiors i relativament pobres en aigua.

Quan van arribar les dades per primera vegada, els resultats van desconcertar l’equip d’investigació. "Durant dos mesos, vam estar estancats en aquests resultats preliminars que ens deien que els discos compactes tenien aigua més freda i els discos grans tenien aigua més calenta en general", va recordar Banzatti. "Això no tenia sentit, perquè havíem seleccionat una mostra d’estrelles amb temperatures molt similars."

Només quan Banzatti va superposar les dades dels discos compactes a les dades dels discos grans va sorgir clarament la resposta: els discos compactes tenen aigua extra freda just dins de la línia de neu, aproximadament deu vegades més a prop que l’òrbita de Neptú.

"Ara per fi veiem clarament que és l’aigua més freda la que té un excés", va afirmar Banzatti. "Això no té precedents i es deu enterament al poder de resolució més important de Webb!"

Els resultats de l’equip apareixen en l’edició del 8 de novembre de Astrophysical Journal Letters.