El viaje del agua desde las nubes interestelares a los mundos habitables. Arriba de izquierda a derecha: agua en una nube interestelar fría, cerca de una formación estelar joven, en un disco protoplanetario, en un cometa y en los océanos de un exoplaneta. Los primeros tres pasos muestran el espectro de vapor de agua medido por el instrumento HIFI en el Observatorio Espacial Herschel. Las señales de la fría nube interestelar y el disco protoplanetario se exageran 100 veces en esta imagen, en comparación con las señales de la joven, formando una estrella en el centro. Fuente: ESA / ALMA / NASA / LE Kristensen
La astrónoma holandesa Ewine van Dishoeck (Universidad de Leiden, Países Bajos), junto con un equipo internacional de colegas, escribió una descripción general de todo lo que sabemos sobre el agua en las nubes interestelares gracias al observatorio espacial Herschel. Artículo publicado en la revista Astronomía y astrofísicaresume el conocimiento existente y proporciona nueva información sobre el origen del agua en nuevos mundos potencialmente habitables. Se espera que el artículo sirva como trabajo de referencia durante los próximos veinte años.
Cómo y dónde se forma el agua en el espacio interestelar y cómo eventualmente termina en un planeta como la Tierra no se entendía bien hace 10 años. Una razón es que las observaciones realizadas con telescopios terrestres están influenciadas por el vapor de agua en nuestra propia atmósfera. En 2009, la ESA lanzó el telescopio espacial de infrarrojo lejano Herschel. Uno de los principales objetivos de Herschel era estudiar el agua en el espacio. Herschel sirvió hasta 2013. De particular importancia fue el instrumento HIFI construido bajo el liderazgo de los Países Bajos, también conocido como “Molecule Hunter”. En los últimos años se han publicado docenas de artículos científicos basados en datos sobre el agua de Herschel. Ahora, estos resultados se han combinado y ampliado con nuevos conocimientos.
Un nuevo estudio describe el viaje del agua a través de todo el proceso de formación de estrellas, incluidos los hitos que han recibido menos atención hasta ahora. El artículo muestra que la mayor parte del agua se forma como hielo sobre partículas finas de polvo en nubes interestelares frías y delgadas. Cuando una nube colapsa en nuevas estrellas y planetas, esta agua se conserva en gran medida y se ancla rápidamente en partículas de polvo del tamaño de un guijarro. En el disco giratorio alrededor de una estrella joven, estos guijarros forman los bloques de construcción de nuevos planetas.
Además, los científicos han calculado que la mayoría de los nuevos sistemas solares nacen con suficiente agua para llenar varios miles de océanos. Ewine van Dishoeck: “Es fascinante darse cuenta de que después de beber un vaso de agua, la mayoría de estas partículas se formaron hace más de 4.500 millones de años en la nube a partir de la cual se formaron nuestro sol y los planetas”.
Gran parte de los resultados anteriores de Herschel se referían al vapor de agua caliente, que es claramente visible y se produce abundantemente cerca de la formación de estrellas. Pero esta agua caliente se está perdiendo en el espacio por los poderosos flujos de salida de la joven estrella. Al escribir la reseña, los científicos obtuvieron más y más conocimientos sobre la química del vapor de agua fría y el hielo. Por ejemplo, pudieron demostrar que el hielo interestelar crece capa por capa sobre las partículas de polvo. Basaron esta conclusión en señales débiles de agua pesada (HDO y D2O en lugar de H2O).
En el futuro, los científicos esperan poder estudiar más agua en el universo, especialmente en la formación de sistemas planetarios. Sin embargo, esto puede tardar un poco. El lanzamiento de otro telescopio espacial comparable a Herschel está programado para no antes de 2040. Ewine van Dishoeck: “Había una posibilidad de que el” telescopio de agua “se hubiera lanzado al espacio alrededor de 2030, pero el proyecto fue cancelado. Es una pena, pero fue una razón adicional por la que nuestro equipo escribió una revisión del agua. De esta manera tenemos una memoria colectiva de cuándo llega la nueva misión ”.
Además, el telescopio espacial James Webb se lanzará a finales de 2021. Incluirá el instrumento MIRI, construido bajo la asociación euro-estadounidense, que podrá revelar parte del Plan de Acción del Agua que hasta ahora ha permanecido fuera de alcance. MIRI podrá detectar vapor de agua caliente en las zonas más internas de los discos de polvo. Coautor Michiel Hogerheijde (Universidad de Leiden y Universidad de Amsterdam): “Herschel ya ha demostrado que los discos que forman planetas son ricos en hielo de agua. Gracias a MIRI, ahora podemos seguir este camino hacia las regiones donde se forman planetas similares a la Tierra ”.
Los telescopios de ALMA en Chile pueden observar el vapor de agua en el espacio desde el suelo. Esto incluye agua en galaxias distantes donde las líneas de flotación se han alejado de las de la atmósfera de la Tierra. Coautor Lars Kristensen (Universidad de Copenhague, Dinamarca) agrega: “Gracias al legado de Herschel, podemos interpretar estos datos de ALMA mucho mejor”.
“Agua en regiones de formación de estrellas: Física y química desde las nubes hasta los discos estudiados por espectroscopia Herschel” fue aceptado para su publicación en Astronomía y astrofísica.
Proporcionado por la Escuela Holandesa de Investigación en Astronomía