Un equipo de astrónomos liderado por el Instituto de Ciencias del Espacio ha utilizado el telescopio espacial James Webb para identificar las firmas químicas de colisiones masivas entre protoplanetas en sistemas estelares jóvenes. El análisis de 21 «discos de escombros extremos», publicado esta semana tras combinar las observaciones infrarrojas del Webb con datos de archivo del retirado telescopio Spitzer, revela que un tercio de estos sistemas presentan altas concentraciones de sílice vaporizado, la prueba empírica de impactos a gran escala entre cuerpos del tamaño de Marte, un proceso idéntico al que la astrofísica atribuye la formación de la Luna terrestre hace miles de millones de años.
La firma térmica de los discos de escombros extremos
Solo el 1% de las estrellas jóvenes muestra signos térmicos y visuales de esta fase altamente caótica de la evolución estelar. Los investigadores centran su análisis en los discos de escombros extremos, áreas ubicadas a una distancia de la estrella anfitriona que coincide matemáticamente con la franja donde orbitan los planetas rocosos en nuestro propio sistema solar. En estas órbitas se registra una acumulación atípica de polvo caliente en grandes volúmenes.
La superposición de los datos recopilados por ambos telescopios espaciales ha generado la muestra estadística más grande hasta la fecha sobre estos entornos. «Esta es la primera vez que hemos reunido suficientes sistemas para comprender verdaderamente esta subclase que llamamos discos de escombros extremos», detalla Kate Su, autora principal del estudio.
Vaporización mineral y la métrica de los impactos gigantes
El escrutinio de estas regiones expuso tres variables físicas constantes en todas las muestras: granos de polvo de un diámetro significativamente inferior a los estándares astronómicos habituales, picos de concentración de material caliente y variaciones irregulares en el brillo infrarrojo. La radiación infrarroja media, al tener la capacidad de penetrar estas densas nubes de escombros, permitió al espectrógrafo del Webb leer de forma directa la composición mineral de los restos.
Los datos conectan directamente con la geología del sistema solar primitivo y la hipótesis de Theia. Los modelos geofísicos actuales sostienen que la Luna se originó tras el choque de un protoplaneta contra la Tierra, un evento que liberó la energía cinética necesaria para vaporizar toneladas de material rocoso y que dejó áreas anómalas de baja velocidad sísmica en el manto inferior terrestre, identificadas hoy como los restos de aquel objeto masivo.
Dos escenarios geofísicos según la densidad del sílice
La lectura espectral del James Webb dividió los 21 sistemas observados en dos categorías químicas precisas. En un tercio de los discos se detectó una sobreabundancia de sílice. La cristalización y presencia masiva de este mineral exige eventos cinéticos de altísima energía, generados exclusivamente en colisiones frontales entre cuerpos planetarios del tamaño de Marte, reproduciendo con exactitud la violencia térmica del impacto postulado en la hipótesis de Theia.
Los dos tercios restantes del catálogo carecían de estas concentraciones de sílice. La ausencia de este rastro mineral delinea un escenario termodinámico de mucha menor intensidad. Los investigadores asocian estos sistemas a impactos rasantes o colisiones por rozamiento entre cuerpos de menor masa, con proporciones geométricas equivalentes a las de nuestro satélite actual.
La captación espectral de los materiales pulverizados se erige ahora como la principal herramienta de medición de esta etapa de formación rocosa. «No tenemos otra forma de estudiar estos embriones planetarios directamente porque son demasiado pequeños», declara Agnes Kospal, investigadora del Observatorio Konkoly y coautora del estudio.
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