Los planetas habitables podrían haber aparecido antes de las primeras galaxias

¿Qué fue primero, las galaxias o los planetas? La respuesta siempre ha sido las galaxias, pero una nueva investigación está cambiando esa idea.

¿Podrían realmente haberse formado planetas habitables antes de que existieran las galaxias?

Inmediatamente después del Big Bang no había elementos pesados. Solo había hidrógeno, que comprendía aproximadamente el 75% de la masa, y helio, que comprendía el 25% restante (probablemente también había trazas de litio, incluso berilio). No había nada más pesado, lo que significa que no había nada a partir de lo cual se pudieran formar planetas rocosos. Después de unos cientos de millones de años, se formaron las primeras estrellas y galaxias.

A medida que las sucesivas generaciones de estrellas vivían y morían, forjaban elementos más pesados ​​y los esparcían por el Universo. Solo después de eso pudieron formarse planetas rocosos y, por extensión, planetas habitables. Esto ha sido un axioma en astronomía.

Sin embargo, una nueva investigación que aún no se ha publicado sugiere que los mundos habitables podrían haberse formado en las primeras etapas del Amanecer Cósmico, antes de que se formaran las galaxias. Su título es “Mundos habitables formados en el Amanecer Cósmico ” y está disponible en el sitio de preimpresión arxiv.org. El autor principal es Daniel Whalen del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth en el Reino Unido.

La investigación se centra en las supernovas primordiales, las primeras estrellas del universo que explotaron. Estas estrellas masivas vivieron rápidamente y murieron jóvenes en explosiones cataclísmicas. Alcanzaron su máximo en un desplazamiento al rojo de aproximadamente 20 cuando las estrellas de población III, que eran extremadamente masivas, explotaron como supernovas de inestabilidad de pares. Las simulaciones muestran que estas estrellas se formaron en halos de materia oscura donde la temperatura permitió que se acumularan grandes cantidades de hidrógeno molecular.

Según Whalen y sus coinvestigadores, cuando estas estrellas explotaron, se formaron estrellas de baja masa. Alrededor de esas estrellas se formaron planetesimales, lo que condujo a la formación de mundos rocosos potencialmente habitables. Todo esto ocurrió antes de que se formaran las primeras galaxias. Estos resultados se basan en simulaciones que el equipo de investigación realizó con Enzo.

Comienza con la formación de una estrella de unas 200 masas solares. Vive sólo unos 2,6 millones de años antes de explotar como una supernova PI. La explosión enriquece la burbuja de la supernova hasta alcanzar una alta metalicidad. Después, las inestabilidades hidrostáticas hacen que se forme un núcleo denso unos 3 millones de años después, con 35 masas solares.

“En este núcleo se cumplen todos los requisitos conocidos para la formación de planetas: crecimiento del polvo, aumento del polvo en una zona muerta, inicio de la inestabilidad del flujo y conversión del polvo en planetesimales”, explican los autores.

En esto se diferencia este estudio de los anteriores. Como la supernova PI explota y crea gas de alta metalicidad, el gas se enfría más rápidamente. Eso permite que la siguiente estrella se forme antes y, por lo tanto, los planetesimales y los planetas.

Finalmente, se formó una protoestrella con 0,3 masas solares. Luego, se formaron planetesimales a entre 0,46 y 1,66 UA de su estrella. La vida necesita agua, y las simulaciones de los investigadores también mostraron que el joven sistema solar contenía una cantidad de agua similar a la de nuestro propio sistema solar.

Los planetesimales se formaron en el disco circunestelar que rodeaba a la estrella de baja masa y, con el tiempo, se combinaron para formar planetas. Dado que las supernovas primigenias originales crearon elementos como el carbono, el oxígeno y el hierro, es probable que estuvieran presentes todos los ingredientes necesarios para formar planetas rocosos e incluso vida.

Lo más sorprendente es que esto podría haber sucedido antes de que se formaran las primeras galaxias. De ser cierto, cambiaría nuestra comprensión del universo y de la vida. Sin embargo, esta es solo una simulación. ¿Cómo podrían respaldarla las observaciones?

“Estos planetas podrían detectarse como mundos extintos alrededor de estrellas antiguas y pobres en metales en la Galaxia en futuros estudios de exoplanetas”, escriben Whelan y sus colegas investigadores en su artículo.

Según los autores, si las condiciones fueran las adecuadas, los planetas rocosos podrían haberse formado incluso antes de lo que muestran sus simulaciones. Si eso es cierto, entonces cambiaría por completo el curso de los acontecimientos en la evolución del Universo.

Sin embargo, se trata de un único estudio que se centra en las supernovas primordiales. ¿Existieron siquiera? Hay al menos algunas pruebas de que sí.

Está claro que intentar observar supernovas primordiales es extremadamente difícil. Ocurrieron hace tanto tiempo que son extraordinariamente distantes y tenues. Es probable que sea imposible con la tecnología actual.

Además, hay mucha incertidumbre sobre las estrellas de Población III que fueron las progenitoras de las supernovas primordiales. Sus masas exactas, sus tiempos de vida y sus mecanismos de explosión son inciertos. Los astrónomos no tienen una comprensión clara de las condiciones extremas del Universo primitivo. Todavía está evolucionando, al igual que nuestra comprensión de las supernovas. En conjunto, eso es mucha incertidumbre.

Sin embargo, todos estos desafíos no significan que las supernovas primordiales no existieran, por lo que los astrónomos no pueden descartarlas, ni tampoco pueden descartar la existencia de planetas habitables muy tempranos.

Tal como están las cosas, no hay forma de probar o refutar esta investigación. Sin embargo, sí abre otra línea de pensamiento y nuevas posibilidades.