Los cometas tienen la reputación de ser bolas de nieve sucias y frías que permanecen a gran distancia del Sol. Sin embargo, durante años, los astrónomos se han sentido desconcertados por un extraño hecho.
Muchos cometas contienen silicatos cristalinos, minerales que solo se forman a altas temperaturas. Esta realidad choca con la existencia en el frío extremo de la periferia de un sistema solar.
El enigma ha persistido durante décadas. ¿Cómo terminan materiales que necesitan calor extremo encerrados dentro de objetos que pasan la mayor parte de su vida en un frío intenso?
La respuesta, al parecer, podría estar en la infancia caótica y violenta de las estrellas.
Observando a una estrella joven crear cristales
Nuevas observaciones del Telescopio Espacial James Webb de la NASA ofrecen la explicación más clara hasta la fecha.
Al observar una estrella muy joven, aún envuelta en gas y polvo, los astrónomos han visto cómo se forman los silicatos cristalinos cerca de la estrella y luego son expulsados a regiones más frías.
Esta es la primera vez que los científicos han vinculado directamente las zonas internas calientes de un sistema estelar en formación con las regiones externas frías donde se espera que se formen los cometas.
En comparación con nuestro propio sistema solar maduro, esta fábrica de cristales se encuentra aproximadamente en la región entre el Sol y la Tierra.
Una cinta transportadora estelar
La estrella en el centro de este descubrimiento se llama EC 53. Todavía se está alimentando activamente del disco de gas y polvo que la rodea.
En las profundidades de ese disco, las temperaturas se elevan lo suficiente como para transformar el polvo en silicatos cristalinos. Esta parte se sospechaba desde hace tiempo. Lo que el Telescopio Webb mostró, de forma clara y detallada, es cómo salen esos cristales.
Jeong-Eun Lee, profesora de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur, es la autora principal del estudio.
“Las capas de flujo de EC 53 pueden elevar estos silicatos cristalinos recién formados y transportarlos hacia afuera, como si estuvieran en una autopista cósmica”, dijo Lee.
“El Telescopio Webb no solo nos mostró exactamente qué tipos de silicatos hay en el polvo cerca de la estrella, sino también dónde están, tanto antes como durante una erupción.”
Estos flujos actúan como poderosos vientos. Se elevan desde las partes más calientes del disco y se mueven hacia afuera, transportando consigo los cristales recién formados.
Con el tiempo, los cristales pueden llegar a los bordes exteriores y más fríos del disco, los mismos lugares donde eventualmente podrían formarse los cometas.
Una estrella con un ritmo constante
EC 53 no es una vecina tranquila. Aproximadamente cada 18 meses, entra en una fase de erupción que dura unos 100 días.
Durante estos episodios, la estrella aumenta su alimentación, absorbiendo gas y polvo a un ritmo más rápido. Al mismo tiempo, expulsa parte de ese material hacia afuera en forma de chorros y vientos.
Estas erupciones son predecibles, lo que hace que EC 53 sea especialmente valiosa para el estudio. Algunas estrellas jóvenes se comportan de forma salvaje o permanecen en una fase activa durante siglos.
EC 53 sigue un ciclo constante, lo que brinda a los astrónomos una rara oportunidad de observar el mismo proceso repetirse y comparar los períodos de calma con los de actividad.
El equipo utilizó el instrumento de infrarrojo medio del Telescopio Webb para recopilar espectros detallados durante las fases de calma y erupción. Esto les permitió identificar minerales específicos y mapear su ubicación alrededor de la estrella a medida que cambian las condiciones.
Minerales que conocemos de la Tierra
El coautor del estudio, el Dr. Doug Johnstone, es un astrónomo del Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá.
“Incluso como científico, me asombra que podamos encontrar silicatos específicos en el espacio, incluyendo forsterita y enstatita cerca de EC 53. Estos son minerales comunes en la Tierra. El ingrediente principal de nuestro planeta es el silicato”, señaló el Dr. Johnstone.
Durante años, los investigadores ya habían encontrado silicatos cristalinos en cometas de nuestro sistema solar y en discos alrededor de otras estrellas jóvenes. Lo que faltaba era el mecanismo.
Los datos del Telescopio Webb llenan ese vacío al mostrar tanto dónde se forman los cristales como cómo viajan.
Observando el sistema en movimiento
Las observaciones van más allá de la química. El Telescopio Webb también capturó el movimiento del gas y el polvo alrededor de la estrella.
Chorros estrechos y de alta velocidad se disparan cerca de los polos de la estrella. Vientos más lentos y fríos fluyen desde el disco interno. Juntos, dan forma al sistema y ayudan a dispersar el material lejos de su lugar de origen.
Joel Green, coautor del estudio, es un científico de instrumentos en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.
“Es increíblemente impresionante que el Telescopio Webb no solo pueda mostrarnos tanto, sino también dónde está todo”, dijo Green.
“Nuestro equipo de investigación mapeó cómo se mueven los cristales a lo largo del sistema. Hemos demostrado efectivamente cómo la estrella crea y distribuye estas partículas superfinas, cada una significativamente más pequeña que un grano de arena.”
Estos detalles son importantes. Transforman una teoría de larga data en algo cercano a una historia completa.
Del polvo a los planetas
EC 53 todavía está enterrada en polvo y podría permanecer así durante otros 100.000 años. Con el paso de millones de años, su disco estará lleno de granos diminutos y pequeños guijarros que chocan entre sí.
Algunas de esas colisiones se adherirán. Lentamente, se formarán rocas más grandes. Planetas podrían seguir. A medida que el polvo se despeje, el sistema comenzará a parecer más familiar.
Una estrella similar al Sol se sentará en el centro, con planetas rocosos y gigantes gaseosos tomando forma. Los silicatos cristalinos se dispersarán por todas partes, incluidos en los cuerpos helados alejados de la estrella.
EC 53 se encuentra a unos 1.300 años luz de la Tierra en la Nebulosa de Serpens, una región repleta de estrellas en diversas etapas de nacimiento.
Al observar de cerca este sistema, los astrónomos están aprendiendo cómo los materiales comunes como los silicatos pueden sobrevivir a viajes salvajes desde el calor abrasador hasta el frío profundo.
La investigación sirve como un recordatorio de que incluso los objetos más pacíficos del espacio fueron moldeados por el caos en su juventud.
El estudio completo fue publicado en la revista Nature.
Image Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)
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