La historia de los planetas rocosos podría haber comenzado mucho antes de lo que la astronomía había supuesto. Un nuevo estudio de investigadores de la Universidad de Portsmouth apunta a que los ingredientes necesarios para construir mundos semejantes a la Tierra pudieron aparecer apenas 100 millones de años después del Big Bang, cuando el universo todavía se encontraba en una fase extremadamente temprana de su evolución.
La conclusión no significa que la Tierra, ni un planeta idéntico a ella, pudiera existir en aquel momento. Tampoco demuestra que hubiera vida. Lo que modifica es algo más fundamental: el momento a partir del cual el universo pudo disponer de la materia prima necesaria para fabricar planetas rocosos.
El trabajo, aceptado por The Astrophysical Journal Letters y disponible como prepublicación científica, reconstruye mediante simulaciones una cadena de acontecimientos que comienza con las primeras estrellas y termina en discos alrededor de estrellas jóvenes enriquecidos con elementos pesados, materiales sólidos e incluso cantidades apreciables de agua.
Después del Big Bang, el universo estaba compuesto fundamentalmente por hidrógeno y helio, junto con cantidades mucho menores de otros elementos ligeros. Los elementos más pesados —lo que los astrónomos denominan metales— todavía no existían en cantidades significativas.
La Tierra está constituida por hierro, oxígeno, silicio, magnesio, carbono y otros elementos que no fueron producidos directamente en cantidades relevantes durante el Big Bang. Esos materiales tuvieron que ser fabricados posteriormente en el interior de las estrellas y distribuidos por el espacio cuando algunas de ellas murieron.
Ahí aparece el papel decisivo de las primeras estrellas del universo, conocidas como estrellas de población III o Pop III. Se trataban de astros formados a partir de aquel universo primordial prácticamente libre de elementos pesados. Algunas pudieron alcanzar masas enormes y tuvieron vidas relativamente breves. Al morir, explotaron como supernovas y expulsaron al espacio los elementos que habían producido en su interior.
En otras palabras, antes de que pudieran existir mundos rocosos tuvo que producirse una primera generación de estrellas capaz de fabricar y dispersar los elementos de los que están hechos esos mundos.
Las primeras supernovas como fábricas planetarias
El estudio se centra especialmente en un tipo extraordinariamente energético de explosión estelar: las "supernovas de inestabilidad de pares" (pair-instability supernovae), cuya importancia radica en la enorme cantidad de material pesado que pueden expulsar. De hecho, según los investigadores, una sola de estas explosiones podría lanzar al espacio más de cien veces la masa del Sol en elementos pesados; un material que no desaparece simplemente en el espacio interestelar, sino que puede mezclarse con nubes de gas cercanas y modificar radicalmente su composición.El proceso que propone la investigación puede resumirse de la siguiente manera: las primeras estrellas dan origen a supernovas que generan elementos pesados; estos enriquecen las nubes de gas donde nacen nuevas estrellas con discos protoplanetarios que, a partir de materiales sólidos, forman posibles planetas rocosos. Este último paso es el que hace que el estudio sea especialmente interesante.
Hasta ahora, una de las dificultades para imaginar planetas muy antiguos era explicar cómo podían acumularse suficientes elementos pesados para fabricar cuerpos sólidos en una época en la que el universo apenas comenzaba a enriquecerse químicamente. Las simulaciones indican que ese enriquecimiento pudo ser mucho más rápido de lo esperado.
Uno de los resultados más llamativos aparece cuando los investigadores siguen la evolución de una nube enriquecida por una supernova, ya que en la simulación se forma una estrella joven con aproximadamente el 70% de la masa del Sol, rodeada por un disco de material que contiene una cantidad significativa de sólidos. De hecho, según los autores, habría suficiente material para acumular varias masas terrestres de bloques planetarios aproximadamente a una distancia de la estrella más cercana comparable a la que separa la Tierra del Sol.Esto es importante porque la formación de un planeta rocoso no ocurre mediante la aparición instantánea de una esfera como la Tierra. Primero deben existir partículas sólidas que colisionen, se agrupen y formen cuerpos cada vez mayores: planetesimales, embriones planetarios y finalmente planetas.
La investigación sugiere que esa cadena podía ponerse en marcha mucho antes de que el universo alcanzara los cientos de millones o miles de millones de años que tradicionalmente se asociaban con una formación planetaria significativa.
El segundo resultado que obliga a revisar algunas ideas sobre los primeros planetas es la presencia de agua, debido a que el disco modelado por los investigadores no solo contenía material sólido, sino que también presentaba una cantidad sustancial de agua, aunque varias veces inferior a la disponible cuando se formó nuestro propio sistema solar. Esta diferencia es importante porque el agua constituye uno de los elementos centrales de la discusión sobre habitabilidad.La Tierra no necesitó necesariamente recibir toda su agua después de formarse. Una parte importante pudo proceder de materiales que ya estaban presentes durante el proceso de construcción planetaria. Si discos extremadamente antiguos podían contener agua en cantidades relevantes, entonces la aparición de ambientes potencialmente favorables para la vida podría haber sido posible antes de lo que se creía.
¿Qué cambia realmente este descubrimiento?
Debido a que agua no significa vida y planeta rocoso tampoco significa planeta habitable, la habitabilidad depende de numerosos factores: la distancia respecto de la estrella, la estabilidad orbital, la atmósfera, la actividad estelar, la temperatura, la disponibilidad de elementos químicos, la presencia prolongada de agua líquida y la evolución geológica, entre otros.
El estudio demuestra una posibilidad física mucho más básica: los ingredientes para comenzar a construir mundos rocosos pudieron existir extraordinariamente pronto.
La importancia del trabajo no está únicamente en adelantar una fecha, sino en que cambia la perspectiva sobre la evolución cósmica, ya que durante mucho tiempo se ha imaginado la historia del universo como una secuencia relativamente lenta: primero aparecen las estrellas, después las galaxias, más tarde los elementos pesados y finalmente los planetas.
La nueva investigación sugiere que algunas de esas etapas pudieron solaparse mucho más de lo que indicaban los modelos tradicionales; en este sentido, el dato de los 100 millones de años después del Big Bang resulta especialmente llamativo porque el universo actual tiene unos 13.800 millones de años, lo que significa que estamos hablando, por tanto, de una época situada prácticamente en los primeros compases de la historia cósmica.
Y hay otra consecuencia conceptual relevante: los primeros planetas no necesariamente tuvieron que esperar a que existieran galaxias maduras como la Vía Láctea. Las primeras estrellas pudieron crear las condiciones químicas necesarias en su entorno inmediato y desencadenar una segunda generación estelar alrededor de la cual comenzaran a formarse cuerpos sólidos. @mundiario