Desde mayo, el Núcleo Milenio de Formación Planetaria tiene un nuevo doctor en astrofísica. La ahora ex estudiante de doctorado en el Instituto de Física y Astronomía de la UV Daniela Iglesias defendió su tesis luego de una intensa investigación sobre la presencia de gas en discos escombros, guiada por la directora del NPF, Amelia Bayo.

Esta defensa, debido a la expansión del COVID-19 en el país, se realizó de forma virtual a través de la plataforma ZOOM. Sin embargo, fue un examen público como es tradición en las defensas de postgrado, con alrededor de 50 personas presenciando la presentación.

Las estrellas se forman a partir de una nube de gas y polvo que colapsa. Al colapsar, esta fracción de nube empieza a girar y achatarse, formando un disco muy extenso de gas y polvo alrededor de la estrella, conocido como disco protoplanetario. A medida que pasa el tiempo, este disco va perdiendo el gas y va quedando el polvo. Este polvo no es “polvo original”, sino que es producido por choques de protoplanetas que nunca llegaron a ser planetas.

La científica explica que después de unos 10 millones de años se supone que todo el gas se fue, quedando un ”disco de escombros” formado de polvo, rocas y algunos planetas que posiblemente se formaron.

“Por mucho tiempo se creía que estos discos no tenían gas, pero se descubrió gas en algunos de ellos, a edades a las que se suponía que ya se había ido. No se sabe con certeza de dónde viene este gas, pero habría dos posibilidades: podría ser gas residual, que por algún motivo permaneció mucho más tiempo en el disco, o podría ser gas nuevo, que se generó posiblemente por la evaporación de cometas o colisiones de cuerpos con algún contenido de hielo, que al chocar liberan gas”, indica Iglesias

¿Por qué es interesante estudiar la presencia de gas en estos discos? Para Iglesias, porque su presencia tendría un impacto grande en la formación y evolución de planetas. “Por ejemplo, el gas puede arrastrar los granos de polvo que forman planetas, o se puede acumular en las atmósferas de planetas ya formados, o incluso les puede cambiar la órbita y hacer que migren hacia otras regiones distintas al lugar donde se formaron”.

“También es interesante el hecho de que el gas esté relacionado con la presencia de cometas, ya que se cree que son los responsables de transportar agua y compuestos orgánicos hacia hacia los planetas rocosos como la Tierra y esto quizás podría estar relacionado con el origen de la vida”, agrega.

En su trabajo de tesis, Iglesias estudió una muestra de 301 discos de escombros, para saber qué porcentaje de ellos tiene gas y así analizar si este fenómeno es raro o no lo es. De esta muestra, se obtuvo datos observacionales de un gran subconjunto de 273.

Para detectar este gas, se usaron espectros de alta resolución. “Con este método lo que hacemos es tomar un espectro de la estrella y el gas se detecta porque absorbe luz en ciertas líneas espectrales de la estrella. Pero este método tiene una limitación, necesitamos que el gas se cruce justo frente a la estrella, y esto va a depender mucho de la inclinación del disco. Si estamos mirando el disco justo de canto, entonces el material se cruza frente a la estrella, pero si lo miramos de cara, es menos probable”, señala la astrofísica.

Del análisis de estos datos se encontró gas en seis discos de escombros, uno de ellos con gas estable y otros cinco con gas variable. Además hay una veintena para los que aún no se tiene un veredicto concluyente. En el caso del gas estable, se cree que se ha acumulado en el disco, mientras que en el caso del gas variable, se podría atribuir a la observación de cometas que cruzan frente a la estrella. Iglesias explica que los cometas son rocas con hielo que al acercarse a la estrella sueltan gas, formando la cola del cometa. Si este objeto se cruza en la línea de visión a la estrella, se ve una absorción que dura varias horas o incluso días, hasta desaparecer.

“Si bien la detección de gas en un total de seis discos de escombros puede sonar a muy poquitos, si pensamos que la probabilidad de que un disco esté siendo observado justo de canto es de aproximadamente un 10% (o sea, unos 27 discos de los 273 que tenemos observaciones); sumando además de que hay cierto tipo de estrella (más masivas que el Sol) que facilita la detección por sus características espectrales; y que los tránsitos de exocometas frente a la estrella son eventos esporádicos, es bien probable que exista gas en muchos más discos, pero debido a las varias limitaciones que tenemos para la detección, solo pudimos observar seis”, destaca Iglesias.

Debido a esta conclusión, la científica cree que los futuros estudios sobre formación planetaria deberían considerar la presencia de gas durante esta etapa y tomar en cuenta su influencia en los procesos.

Planes a futuro

Daniela Iglesias planea estudiar mejor algunos objetos para los que faltaron observaciones. Para esto, postuló a tiempo de observación en el Observatorio Las Campanas.

También, junto a sus colaboradores, desea publicar los resultados por separado del estudio de gas estable y del estudio de variabilidad. “Tenemos pendientes unas observaciones con ALMA que una vez que se completen nos ayudarán a comprobar si quedó gas en un disco particularmente interesante, donde detectamos un tránsito muy inusual de un exocometa masivo”.

Además de esta investigación, Iglesias desarrolló otro proyecto: estudiar la astrósfera de sistemas planetarios, una especie de burbuja que se forma alrededor de una estrella, y por tanto de su sistema planetario, debido a que el viento estelar empuja el gas del medio interestelar que la rodea.

“Su estudio es súper interesante porque esta burbuja protege del flujo de rayos cósmicos que se generan en el espacio y que podrían ser dañinos para el desarrollo de la vida —en nuestro Sistema Solar, la heliosfera, nuestro equivalente a esta burbuja, es super importante para el desarrollo de la vida—. Quiero estudiar desde esta perspectiva la habitabilidad de otros planetas, porque no basta con que estén en la “zona habitable*” para que sean realmente habitables, es necesario estudiar todas las condiciones que pueden afectar el desarrollo de la vida”, finaliza.

*En astronomía, se define como zona habitable la distancia promedio de la estrella de un sistema planetario en la cual un planeta podría sostener agua en estado líquido en su superficie. Esta definición no considera, por ejemplo, la atmósfera del planeta ni la influencia de los rayos cósmicos.