¿Eran los primeros sistemas planetarios del Universo muy distintos de los que actualmente conocemos? ¿Cuándo, dónde y cómo surgió el primer sistema planetario de la historia del Universo? ¿Había Vida en estos primeros planetas?
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| Representación artística de un "Planeta de Carbono". Oscuro y misterioso, su superficie está cubierta de negro grafito.(Fuente: Wikipedia; Crédito: Luyten) |
Los modelos teóricos anuncian la aparición de las estrellas primigenias durante los primeros 100 millones de años tras el Big Bang. La primera generación de estrellas eran masivas y de corta vida, formadas con los residuos del Big Bang, y contenían pocos elementos más pesados que el helio; es decir, tenían una metalicidad muy (pero muy) reducida.
Enseguida estas estrellas de la primera generación explotaron en Supernovas enriqueciendo el medio interestelar con elementos más pesados y preparando la simiente de la que se formaría la próxima generación de estrellas, mucho menos masivas. Quizá estos elementos pesados fueron los que permitieron la formación de los primeros discos protoplanetarios y, por consiguiente, los primeros sistemas planetarios de la historia del Universo...
Se llevan bastantes años a la búsqueda de las estrellas más antiguas, y se han encontrado estrellas de la población II dentro del Halo de la Galaxia que podrían ser realmente interesantes. Estas estrellas normalmente tienen un contenido en Fe reducido, pero pueden mostrar cierta sobreabundancia de elementos más ligeros tales como C, N y O.
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| Un "Planeta de Carbono" según el CfA (Fuente: CfA; Crédito: Christine Pulliam) |
En esta población se encuentran estrellas extremadamente ricas en Carbono y pobres en metales (CEMP, son sus siglas en inglés), cuyo contenido de Hierro es reducido. Los CEMP conforman un grupo heterogéneo en el que destacan los CEMP-no que son considerados especialmente antiguos porque suelen ser los que menos Fe contienen. No hay consenso sobre su origen, pero una de las principales explicaciones es que se han formado con el remanente de las supernovas de las estrellas primigenias, de población III. Estas supernovas se supone que tuvieron un nivel de energía relativamente bajo, en el que predominó el colapso de la estrella. Es decir, el núcleo de la estrella simplemente colapsó en un enorme agujero negro, con sus elementos más pesados, incluyendo el Fe; y solo las capas más externas de la estrella fueron expulsadas durante la explosión, conteniendo H, He, N, C y O.
Estas estrellas CEMP-no (población II) tenían elementos pesados y pudieron formar discos protoplanetarios, en los que un exceso de Carbono se acompañaba de cierta pobreza de Hierro y otros elementos más pesados. Los gigantes gaseosos en estos sistemas planetarios debieron ser muy escasos, porque los estudios estadísticos realizados con los más de 3.000 exoplanetas conocidos ponen de relieve que las estrellas con un bajo nivel de Hierro no suelen tenerlos.
(Quizá algún día se detecte un planeta en una estrella CEMP-no…)
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| Se sospecha que el planeta 55 Cancri e, un planeta infernal abrasado por su estrella, pueda ser un "Planeta de Carbono". (Fuente: NASA) |
Es decir, los planetas que pudieron formarse al principio de la vida del Universo debieron ser planetas pequeños con un alto contenido en carbono. Estos "Planetas de Carbono" han sido ampliamente estudiados:
La atmósfera de un planeta de este tipo no es probable que sea similar a las de Marte o Venus, dominadas por el CO2; ni a la de la Tierra, rica en O2 y O3. Por el contrario, será más probable la presencia en la atmósfera de moléculas más pobres en O, reductoras, como CO si es un planeta cálido, o CH4 si es frío. En un planeta así el agua no sería muy estable, porque interaccionaría con el carbono descomponiéndose en CO e hidrocarburos.
El interior del planeta no debería ser muy denso, estando marcado por la carencia de Hierro y elementos pesados, que determinarían un núcleo metálico reducido o inexistente y, en principio, quizá un campo magnético débil. El interior, rico en carbono, debería incorporar diamantes colosales, de tamaño desconocido aquí en la Tierra... De hecho, podría haber toda una corteza de diamantes en el planeta.
La superficie no estaría formada por silicatos, sino por carburos (CSi) y mucho grafito. Deberían ser planetas oscuros, misteriosos, ennegrecidos por el carbón y de albedo reducido, quizá con el destello ocasional de alguna cordillera de diamantes aflorada desde las entrañas del planeta…
Se abre la posibilidad intrigante de que la cantidad de materia orgánica de estos planetas no fuera despreciable, alojando en su superficie densos mares de alquitrán.
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| Una burbuja emerge en el Rancho de la Brea, un lago de Alquitrán de California. ¿Emergió la Vida en estos lagos hace más de 10.000 millones de años? (Fuente: Wikipedia; Crédito: Daniel Schwen) |
¿Nacieron las primeras formas de Vida del Universo en estos ecosistemas?
Nadie lo sabe, pero es una posibilidad alucinante...
Y plausible.
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| El Lago de la Brea es el lago natural de asfalto más grande del mundo, en Trinidad y Tobago. Mares de alquitrán más densos y con menos agua que este pudieron crear la primera Vida del Universo. (Fuente: Wikipedia; Crédito: Martina Jackson) |
2005. Kuchner y Seager analizan las características de los "Planetas de Carbono".
Excelente artículo para el que quiera profundizar un poco.
2011. La detección de Madhusudhan de una anomalía en la atmósfera del planeta WASP-12 b, que hace sospechar que el gigante gaseoso pudo formarse en un entorno rico en Carbono en relación al Oxígeno, le lleva a estudiar los planetas gigantes de carbono. Por increíble que parezca hay indicios que inducen a pensar que el propio Júpiter contiene un núcleo rico en carbono.
2012. Madhusudhan nuevamente analiza los "Planetas de Carbono". La estrella 55 Cancri es anormalmente rica en carbono respecto al oxígeno. Si el disco protoplanetario hubiera tenido la misma composición algunos de sus planetas podrían haber sido "Planetas de Carbono", especialmente 55 Cancri e, el más cercano a la estrella, que se sabe con seguridad que es rocoso.
2015. Tiago Campante analiza las estrellas más antiguas con motivo del descubrimiento de planetas orbitando en la longeva estrella Kepler-444, una estrella con una metalicidad reducida de más de 11.000 millones de años.
2016. Natalie Mashian (CfA) abre la posibilidad de que el Universo tuviera planetas (¿y vida?) durante los primeros 1.000 millones de años. Es un artículo muy interesante y es el que más he seguido para escribir mi entrada.
2016. Sobre el origen de las estrellas CEMP-no. Una posibilidad son las Supernovas de baja energía de las estrellas de baja energía de las estrellas primordiales (población III) en las que predomina el colapso sobre la explosión. Otra posibilidad son estrellas primordiales con una rotación muy intensa, que pueden perder parte de su capas más exteriores. Son posibilidades complementarias y ambas pueden ser correctas.
2016. Es posible que el Sistema Solar tenga cuerpos relacionados con los "Planetas de Carbono". De hecho, determinadas anomalías en las abundancias de la atmósfera de Júpiter pueden entenderse mejor si se considera que en determinadas zonas del Sistema Solar hubo cierta abundancia de Carbono durante la formación de los planetas.
https://arxiv.org/abs/1610.07859
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