De acuerdo con Diana Powell, becaria Hubble de la NASA en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, los astrónomos observan con frecuencia el monóxido de carbono (CO) en las guarderías planetarias, pero desde hace una década algo no cuadra en las observaciones del CO. Si las predicciones actuales sobre su abundancia son correctas, en todas las observaciones de los discos falta una gran cantidad de este gas inodoro e incoloro que puede causar la muerte.
Según un artículo publicado en la revista Nature Astronomy, realizado por los autores Diana Powell, Pedro Gao, Ruth Murray-Clay y Xi Zhang, ahora un nuevo modelo validado por las observaciones con el ALMA, resolvió el misterio al descubrir el monóxido de carbono escondido en formaciones de hielo dentro de los discos. Se trata de un compuesto ultrabrillante y extremadamente común en los discos protoplanetarios, lo que lo convierte en un objetivo primordial para los científicos.
“Este puede ser uno de los mayores problemas sin resolver en los discos formadores de planetas. Dependiendo del sistema observado, el monóxido de carbono es de tres a 100 veces menor de lo que debería ser, está desviado por una cantidad realmente enorme”, explica Powell, quien dirigió el estudio.
Las inexactitudes del monóxido de carbono podrían tener enormes implicaciones en el campo de la astroquímica. Diana Powell precisa que el CO se utiliza esencialmente para trazar todo lo que sabemos sobre los discos, como la masa, la composición y la temperatura.
“Esto podría significar que muchos de nuestros resultados sobre los discos han sido sesgados e inciertos porque no entendemos el compuesto lo suficientemente bien”, señala.
Check out my new paper on CO in protoplanetary disks! It's all about ice formation so it's a great read for a hot summer's day! https://t.co/F18J7NAU6Y
— Diana Powell (@DianaPowell8) August 22, 2022
ESTUDIAR LAS NUBES DE LOS EXOPLANETAS
Intrigada por el misterio, Powell se apoyó en su experiencia en la física que hay detrás de los cambios de fase, cuando la materia pasa de un estado a otro, como un gas que se convierte en un sólido. Siguiendo una corazonada, modificó un modelo astrofísico que se utiliza actualmente para estudiar las nubes de los exoplanetas, es decir, los planetas que están más allá de nuestro sistema solar.
“Lo realmente especial de este modelo es que tiene una física detallada de cómo se forma el hielo en las partículas. Por ejemplo, cómo se nuclea el hielo en las partículas pequeñas y cómo se condensa. El modelo rastrea cuidadosamente dónde está el hielo, en qué partícula se encuentra, qué tamaño tienen las partículas y luego cómo se mueven”, dice.
De esta manera, la becaria Hubble de la NASA aplicó el modelo adaptado a los discos planetarios, con la esperanza de generar una comprensión profunda de cómo evoluciona el monóxido de carbono a lo largo del tiempo en las guarderías planetarias.
Para comprobar la validez del modelo, Powell comparó sus resultados con observaciones reales del ALMA sobre el monóxido de carbono en cuatro discos bien estudiados: TW Hya, HD 163296, DM Tau e IM Lup.
“Restringimos el inventario de CO sólido y gaseoso en el plano medio y las difusividades del disco y resolvemos las inconsistencias en las estimaciones de la masa del disco, tres parámetros cruciales que controlan la formación planetaria”, se lee en el artículo.
MONÓXIDO DE CARBONO EN SU FASE GASEOSA
El nuevo modelo coincidió con cada una de las observaciones, mostrando que a los cuatro discos no les faltaba monóxido de carbono en absoluto, sino que se había transformado en hielo, que actualmente no se puede detectar con un telescopio.
Los observatorios de radio como ALMA permiten a los astrónomos ver el monóxido de carbono en el espacio en su fase gaseosa, pero el hielo es mucho más difícil de detectar con la tecnología actual, especialmente las grandes formaciones de hielo.
El modelo muestra que, a diferencia de lo que se pensaba anteriormente, el monóxido de carbono se está formando en grandes partículas de hielo, especialmente después de un millón de años. Antes de un millón de años, el monóxido de carbono gaseoso es abundante y detectable en los discos.
“Esto cambia la forma en que pensábamos que el hielo y el gas se distribuían en los discos. También demuestra que una modelización detallada como ésta es importante para comprender los fundamentos de estos entornos”, concluye Powell. N
(Con información de Europa Press)
