El telescopio espacial James Webb detectó hielo de agua y dióxido de carbono mezclados en el disco de escombros que rodea a Beta Pictoris, una estrella joven donde aún se forman planetas. El hallazgo, publicado en la revista Science, ofrece una pista sobre el origen de esos materiales: parte del hielo habría nacido en una nube interestelar fría antes de que la estrella y su sistema planetario existieran.
Beta Pictoris se encuentra a unos 64 años luz de la Tierra, en la constelación de Pictor, y tiene cerca de 20 millones de años. A su alrededor se extiende un disco de polvo, fragmentos rocosos y cuerpos helados que colisionan continuamente. Ya se conocen tres planetas en el sistema. Al observar ese disco con el instrumento NIRSpec de Webb, un equipo encabezado por Sarah Betti, del Space Telescope Science Institute, logró identificar señales químicas de agua congelada y CO₂ sólido.
Qué encontró Webb en el disco de Beta Pictoris
Las firmas aparecen en la luz infrarroja que el polvo del disco refleja. El agua absorbe ciertas longitudes de onda cerca de los tres micrómetros, mientras que el dióxido de carbono deja señales alrededor de los 4.27 y 4.39 micrómetros, esta última asociada con la variante que contiene carbono-13. La forma de esas huellas permitió al equipo concluir que no se trata simplemente de dos hielos en granos separados: las moléculas de CO₂ están atrapadas y mezcladas con el hielo de agua.
La proporción estimada es de aproximadamente una molécula de dióxido de carbono por cada diez de agua. En otras palabras, el CO₂ representa cerca de una décima parte del hielo analizado, una composición que cae dentro de los rangos observados en cometas del Sistema Solar y en discos de estrellas jóvenes. El resultado no demuestra que los mundos de Beta Pictoris tengan océanos ni que exista vida; sí permite comparar la química de los materiales que podrían alimentar la formación de planetas y cometas.
Un hielo amorfo que conserva condiciones muy antiguas
Otra característica importante está en la estructura del agua congelada. El equipo encontró hielo amorfo, es decir, con moléculas desordenadas en vez de organizadas en una red cristalina. El análisis estima que menos del 7 % del agua presenta cristalinidad. Este tipo de hielo puede formarse cuando el agua se congela rápidamente a temperaturas muy bajas, de modo que sus moléculas quedan inmovilizadas sin acomodarse como lo hacen en un cristal.
Por eso el titular habla de hielo más antiguo que la estrella: no es que Webb haya medido directamente la edad de cada grano. La interpretación del estudio es que la mezcla amorfa de agua y CO₂ se originó probablemente en una nube molecular fría, durante una etapa anterior al nacimiento de Beta Pictoris. El hielo habría sobrevivido después dentro del disco, mientras el material alrededor de la estrella evolucionaba y comenzaban a ensamblarse planetas.
La uniformidad de las señales a lo largo del disco añade una pieza al rompecabezas. Los granos helados pequeños reciben radiación ultravioleta de la estrella, que puede destruirlos con rapidez. Para explicar que el hielo siga presente y distribuido de manera relativamente pareja, los investigadores plantean que las colisiones frecuentes entre cometas y planetesimales liberan material nuevo. Esos choques funcionarían como un suministro continuo de fragmentos ricos en hielo.
Por qué importa observar hielo en sistemas planetarios jóvenes
Las detecciones anteriores habían dejado dudas sobre la cantidad y la composición del hielo en discos de escombros. NIRSpec permitió estudiar el espectro en distintas zonas y distinguir las señales de agua y de dióxido de carbono. El hallazgo conecta los ingredientes de Beta Pictoris con procesos conocidos en las regiones densas y frías donde nacen las estrellas, y abre una forma de estudiar cómo se transportan volátiles desde esas nubes hasta los cuerpos pequeños de sistemas planetarios.
La imagen que acompaña esta nota es una observación anterior de Webb con MIRI, publicada por NASA para mostrar el disco y la estructura de polvo de Beta Pictoris; no es la visualización del nuevo análisis espectral. En trabajos previos, el instrumento reveló incluso una estructura curva apodada “cola de gato”. El nuevo estudio aporta otra clase de información: una lectura química del hielo, complementaria a las imágenes del sistema. En GeekAndLife también puedes conocer cómo se construyó una estructura robótica en órbita, otro ejemplo de cómo la tecnología espacial amplía lo que podemos observar y hacer fuera de la Tierra.
El equipo publicó sus resultados en Science bajo el título “Carbon dioxide and amorphous water ices in the debris disk around β Pictoris”. Los datos y la investigación todavía no resuelven todos los detalles sobre la historia del sistema, pero ofrecen evidencia directa de que materiales helados pueden conservar rastros de etapas muy tempranas y, al mismo tiempo, circular en un disco donde continúan las colisiones y la formación planetaria.
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Fuente: Ars Technica; estudio en Science; imagen contextual de NASA Science.