Creación del Sol y de la Tierra


La nueva teoría y su fundamento científico, explicados en exclusiva y en español para Astroseti.org.

Como la mayoría de las historias de la creación, ésta es dramática: comenzamos no como una luz trémula escondida en una nube oscura, sino entre el fulgor y el alboroto de gigantes inquietos. 

O al menos así lo dice una nueva teoría, apoyada por asombrosas imágenes astronómicas y un riguroso análisis químico. Durante años, la mayoría de los astrónomos ha imaginado que el Sol y el sistema solar se formaron en un aislamiento relativo, escondidos en un tranquilo y oscuro rincón de una algo menos que imponente nube interestelar. La nueva teoría desafía este concepto tradicional, sosteniendo en lugar de éso que el Sol se formó en un ambiente nebular violento, un sub-producto del caos producido por una intensa radiación ultravioleta y las poderosas explosiones que acompañan la corta pero espectacular vida de las luminosas estrellas masivas.

La nueva teoría se describe en un artículo de “Perspectivas” publicado en el número del 21 de mayo de la revista Science. Este artículo fue escrito por un grupo de astrónomos e investigadores de meteoritos de la Universidad del Estado de Arizona (ASU = Arizona State University), que citan una recientemente descubierta evidencia isotópica además de observaciones astronómicas acumuladas, para sugerir una historia del desarrollo del Sol, de la Tierra y de nuestro sistema solar que es significativamente diferente al escenario tradicionalmente aceptado.

Si los trabajos futuros la sostienen, esta visión de nuestro nacimiento cósmico podría tener profundas implicaciones para nuestra comprensión de todo, desde el tamaño y la forma de nuestro sistema solar hasta la configuración física de la Tierra y el desarrollo de la química de la vida.

“Hay dos tipos diferentes de ambientes para la formación de estrellas de poca masa, como el Sol”, explicó el astrónomo de la ASU Jeff Hester, el autor líder del ensayo. “En uno de los tipos de ambiente de formación estelar, hay un proceso bastante tranquilo en el cual una nube molecular colapsa lentamente, formando una estrella por aquí... y otra por allá... El otro tipo de ambiente es radicalmente diferente. Son regiones mucho más masivas que forman no solamente estrellas de poca masa, sino que también producen estrellas luminosas y de gran masa”.

Estas regiones más masivas son muy diferentes porque, una vez que se ha formado una estrella de gran masa, comienza a emitir cantidades enormes de energía que a su vez cambian completamente la forma en que se generan las estrellas como el Sol en ese ambiente. “Por mucho tiempo, la gente ha imaginado que el Sol se formó en el primer tipo de ambiente, más tranquilo”, anota Hester, “pero creemos que tenemos evidencias convincentes de que ése no es el caso”.

Un elemento crítico de las razones del equipo es el reciente descubrimiento en los meteoritos de un patrón de isótopos que solamente puede haber sido causado por la desintegración radioactiva del hierro-60 (60Fe), un isótopo inestable que tiene una vida media de solamente un millón y medio de años. El 60Fe solamente puede ser creado en el corazón de una estrella masiva, y por lo tanto su presencia activa en el sistema solar joven proporciona una fuerte evidencia de que cuando el Sol se formó, hace 4.500 millones de años, había una estrella masiva en sus cercanías.

Entre los co-autores del ensayo de Science se encuentran Steve Desch, Kevin Healy y Laurie Leshin. Leshin es cosmoquímica y directora del Centro para Estudios de Meteoritos de la Universidad del Estado de Arizona. “Una de las cosas emocionantes sobre la investigación es que es realmente transdisciplinaria, surgiendo de la astrofísica y del estudio de los meteoritos, rocas que se pueden recoger y sostenerlas en la mano, para llegar así a una nueva comprensión de nuestros orígenes”, anota Leshin.

Cuando nace una estrella masiva, su intensa radiación ultravioleta forma una “región Hill”, es decir, una región de gas ionizado caliente que empuja hacia fuera a través del espacio interestelar. La Nebulosa del Águila, la Nebulosa de Orión y la Nebulosa Trífida son ejemplos bien conocidos de regiones Hill. Una onda de choque es impulsada delante de la región Hill en expansión, comprimiendo el gas que la rodea y disparando la formación de nuevas estrellas de poca masa. “Vemos esta formación de estrellas de poca masa en las regiones Hill de hoy en día”, dijo Healy, quien completó recientemente un estudio de observaciones de radio sobre este proceso en funcionamiento.

Sin embargo, la nueva estrella no tiene mucho tiempo para completar su acto. En un lapso de aproximadamente 100.000 años, la estrella y lo que queda de su pequeña nube natal serán puestas al descubierto por el borde en avance de la región Hill, y deberán exponerse a la dura radiación ultravioleta de la estrella masiva. “Vemos a esos objetos emergiendo de los bordes de las regiones Hill”, dijo Hester. “Son los “glóbulos gaseosos en evaporación” o EGGs (EGG = evaporating gaseous globules) que se observan en la famosa imagen de la Nebulosa del Águila tomada por el Hubble. (N.T.: Juego de palabras en inglés, puesto que “egg” también significa “huevo”).

Los EGGs tampoco viven para siempre. En unos diez mil años se evapora, dejando detrás solamente la estrella de poca masa y su ahora desprotegido disco planetario, para que enfrenten lo más recio de la ira de la estrella masiva. Como un trozo de hielo en un día caluroso, el propio disco comienza a evaporarse, formando una estructura característica en forma de gota, como los proplidos que se ven en la imagen del Hubble de la Nebulosa de Orión. “Una vez que comprendimos lo que estábamos viendo, nos dimos cuenta de que teníamos un montón de imágenes de EGGs capturados justo en el momento en que se estaban convirtiendo en proplidos”, dijo Hester. “La conexión evolutiva entre estas dos clases de objetos es clara”.

En otros diez mil años o algo así, el proplido (N.T.: del inglés proplyd = protoplanetary disc, es decir, “disco protoplanetario”) también es barrido. Lo que queda es la estrella en sí misma, rodeada por la parte interior del disco (comparable en tamaño con nuestro sistema solar), que es capaz de resistir el continuo choque de la radiación. Es a partir de este disco y en este ambiente, donde los planetas pueden formarse.

Este proceso deja a una estrella tipo Sol y al disco que la rodea en el interior de una cavidad de baja densidad con una estrella masiva al alcance de la mano. Las estrellas masivas mueren jóvenes, explotando en violentos acontecimientos llamados “supernovas”. Cuando una supernova estalla, condimenta a los sistemas planetarios infantiles que la rodean con elementos químicos recién sintetizados, incluyendo a los isótopos radiactivos de corta vida como el 60Fe.

“Aquí es donde entran los datos de los meteoritos”, dijo Hester. “Cuando observamos las regiones Hill vemos que están llenas de jóvenes estrellas tipo Sol, muchas de las cuales están rodeadas por discos protoplanetarios. Una vez que se hace la pregunta: “¿qué sucederá cuando esas estrellas masivas exploten como supernovas?”, la respuesta es bastante obvia. Estos jóvenes discos se verán enriquecidos con un montón de elementos recién hechos”.

“Cuando se toma un meteorito y se encuentra una mezcla de materiales que solamente pueden ser explicados con facilidad por una supernova cercana, se comprende que se está mirando la respuesta a una vieja pregunta de la astronomía y de la ciencia planetaria”, agregó Desch.

“Así, ahora sabemos que si pudiéramos retroceder 4.500 millones de años en el tiempo, y ver la formación de nuestro Sol y de nuestro sistema solar, veríamos el mismo tipo de ambiente que hoy encontramos en las nebulosas Trífida o Águila”, dijo Hester.

“Hay muchos aspectos de nuestro sistema solar que parecen tener sentido a la luz del nuevo escenario”, hace notar Leshin. “Por ejemplo, ésta podría ser la razón por la cual la zona exterior de nuestro sistema solar, el Cinturón de Kuiper, parece terminar tan abruptamente. La radiación ultravioleta podría también haber jugado un papel en la química orgánica del joven sistema solar, y podría explicar otros efectos peculiares tales como las anomalías en la abundancia de isótopos de oxígeno en los meteoritos”.

Una de las especulaciones más intrigantes es que la cantidad de material radiactivo inyectado por la supernova en el joven sistema solar pudo haber tenido una profunda influencia en la habitabilidad de la propia Tierra. El calor liberado por la desintegración de este material pudo haber sido responsable por el “cocimiento” de los planetesimales a partir de los cuales se formó la Tierra, y en el proceso determinar la cantidad de agua que encontramos hoy en nuestro planeta.

“Resulta apasionante pensar que la vida sobre la Tierra pueda deber su existencia a la clase específica de estrella masiva que provocó en primer lugar la formación del Sol, y a exactamente cuán cerca estábamos de ella cuando se convirtió en supernova”, reflexionó Hester. “Una cosa que es clara es que las fronteras tradicionales entre campos tales como la astrofísica, la meteorítica, la ciencia planetaria y la astrobiología, se desdibujan. Este nuevo escenario presenta muchas implicaciones, y genera un montón de nuevas predicciones que podemos comprobar”.

Si es aceptada, esta nueva teoría puede también ser útil para la búsqueda de la vida en el universo. “Deseamos saber cuán comunes son los planetas tipo Tierra. El problema con la contestación a esta pregunta es que si no se sabe cómo se forman estos planetas, si no se entiende su conexión con los ambientes astrofísicos, entonces lo único que se puede hacer es especular,” dijo Hester.

“Pensamos que estamos comenzando a ver una conexión causal muy específica entre los ambientes astrofísicos y las cosas que tienen que estar en su lugar para crear un planeta como el nuestro”.  

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