¿Hay agua congelada dispersa en sistemas alrededor de otras estrellas? Los astrónomos han supuesto durante mucho tiempo que sí, en parte basándose en detecciones previas de su forma gaseosa, el vapor de agua, y por su presencia en nuestro propio sistema solar. Ahora, gracias al telescopio espacial James Webb hay pruebas definitivas: investigadores han confirmado la presencia de hielo de agua cristalino en un disco de escombros polvoriento que orbita una estrella similar al Sol a 155 años luz de distancia, utilizando la luz procedente de la estrella captada por el telescopio espacial James Webb de la NASA después de ser reflejada en el disco de escombros. En 2008, datos del telescopio espacial Spitzer de la NASA ya insinuaban la posibilidad de agua congelada en este sistema. En este nuevo hallazgo, que acaba de ser publicado en revista Nature, participa Noemí Pinilla-Alonso, investigadora de la Universidad de Oviedo en el Instituto de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias (ICTEA) y beneficiaria del programa ATRAE del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

Los investigadores aclaran que el término hielo de agua especifica su composición, ya que en el espacio también se observan muchas otras moléculas congeladas, como el dióxido de carbono o hielo seco. “Webb ha detectado, sin lugar a dudas, no solo hielo de agua, sino hielo de agua cristalino, que también se encuentra en lugares como los anillos de Saturno y cuerpos helados en el Cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar”, señala Chen Xie, autor principal del nuevo artículo y científico asistente de investigación en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland. Toda el agua congelada detectada por Webb está combinada con partículas de polvo fino a lo largo del disco, como diminutas bolas de nieve sucia.

Los astrónomos llevaban décadas esperando estos datos irrefutables. “Cuando era estudiante de posgrado hace 25 años, mi asesor me dijo que debería haber hielo en los discos de escombros, pero antes de Webb no teníamos instrumentos lo suficientemente sensibles para hacer estas observaciones”, subraya Christine Chen, coautora y astrónoma asociada en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. “Lo más sorprendente es que estos datos se parecen mucho a otras observaciones recientes del telescopio sobre objetos del Cinturón de Kuiper en nuestro propio sistema solar”, añade.

Hielo de agua, un ingrediente vital

El hielo de agua es un ingrediente vital en los discos que rodean a las estrellas jóvenes: influye enormemente en la formación de planetas gigantes y puede ser entregado por cuerpos pequeños como cometas y asteroides a planetas rocosos ya formados. Ahora que los investigadores han detectado hielo de agua con Webb se ha abierto la puerta para estudiar cómo se desarrollan estos procesos de nuevas formas en muchos otros sistemas planetarios. “El hallazgo de hielo de agua cristalino en este disco de escombros, junto con el descubrimiento de agua cristalina y otros hielos similares en objetos del cinturón transneptuniano en nuestro sistema solar, revela que los procesos que afectan a los cuerpos helados en los confines de los sistemas planetarios podrían ser comunes en el universo, y nos da pistas clave sobre la historia térmica y dinámica de estos remanentes de la formación planetaria”, comenta la investigadora de la Universidad de Oviedo Noemí Pinilla-Alonso.

Esta astrofísica añade que el telescopio espacial James Webb se ha convertido en una auténtica “máquina de los deseos” para la ciencia, al transformar en datos y detecciones reales muchas de las hipótesis que durante décadas guiaron la exploración del cosmos. “Webb está tendiendo puentes entre escalas y etapas clave de la formación planetaria, desde el medio interestelar y las nubes moleculares hasta los discos protoplanetarios, los exoplanetas y, finalmente, nuestro propio sistema solar”, subraya la científica de la universidad asturiana.

Aunque originalmente Pinilla-Alonso no formaba parte de este equipo de investigadores, su experiencia en el estudio del sistema solar — en particular en objetos helados— resultó relevante y necesaria para la interpretación de sus datos. Cuando el investigador principal examinó los espectros obtenidos, identificó rasgos que apuntaban a la presencia de un disco de planetesimales helados, muy similar al que, en épocas tempranas, dio origen al cinturón transneptuniano y a objetos tan representativos como Plutón. Fue entonces cuando acudió a la investigadora asturiana para colaborar en la interpretación espectral, dada su experiencia en cuerpos pequeños del sistema solar.

Rocas, polvo y hielo revoloteando

La estrella donde se ha confirmado la presencia de hielo, catalogada como HD 181327, es significativamente más joven que nuestro Sol. Se estima que tiene 23 millones de años, en comparación con los más maduros 4.600 millones del Sol. La estrella es ligeramente más masiva y más caliente que el Sol, lo que llevó a la formación de un sistema ligeramente mayor a su alrededor.

Las observaciones de Webb confirman una separación significativa entre la estrella y su disco de escombros: una amplia zona libre de polvo. Más allá, su disco de escombros es similar al Cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar, donde se encuentran planetas enanos, cometas y otros fragmentos de hielo y roca (que a veces colisionan entre sí). Hace miles de millones de años, es probable que nuestro Cinturón de Kuiper fuera similar al disco de escombros de esta estrella.

“HD 181327 es un sistema muy activo”, manifiesta Chen. “Hay colisiones regulares y continuas en su disco de escombros. Cuando esos cuerpos helados colisionan, liberan diminutas partículas de hielo de agua con polvo que tienen el tamaño perfecto para que Webb las detecte”.

Agua congelada casi en todas partes

El hielo de agua no está distribuido uniformemente a lo largo del sistema. La mayoría se encuentra donde hace más frío y está más alejado de la estrella. “La zona exterior del disco de escombros contiene más del 20% de hielo de agua”, indica Xie.

Cuanto más cerca miraban, menos hielo de agua encontraban. Hacia el medio del disco de escombros, Webb detectó aproximadamente un 8% de hielo de agua. Aquí, probablemente las partículas de agua congelada se producen un poco más rápido de lo que se destruyen. En el área más cercana a la estrella, Webb casi no detectó nada. Es probable que la luz ultravioleta de la estrella vaporice las partículas más cercanas de hielo de agua. También es posible que las rocas conocidas como planetesimales hayan encerrado el agua congelada en sus interiores, pero este extremo no puede ser detectado por Webb.

Este equipo, y muchos otros investigadores, continuarán buscando y estudiando el hielo de agua en discos de escombros y sistemas planetarios en formación activos en toda la galaxia de la Vía Láctea. “La presencia de hielo de agua ayuda a facilitar la formación planetaria”, explica Xie. “Los materiales helados también pueden eventualmente ser entregados a planetas terrestres que podrían formarse en un par de cientos de millones de años en sistemas como este”, añade.

Los investigadores han observado HD 181327 con el NIRSpec (Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano) de Webb, que es supersensible a partículas de polvo extremadamente tenues que solo pueden detectarse desde el espacio.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, observará mundos distantes alrededor de otras estrellas, y explorará las estructuras misteriosas y los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA junto con sus socios, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense.

Fuente: elimparcial.es