El James Webb halla agua helada en un joven sistema estelar por primera vez

Había sido encontrado con anterioridad en los anillos de Saturno y los cuerpos helados en el Cinturón de Kuiper de nuestro Sistema Solar, pero nunca en un lugar como este. Un equipo internacional de investigadores, entre ellos la astrofísica Noemí Pinilla, de la Universidad de Oviedo en el Instituto de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias (ICTEA), ha descubierto por primera vez hielo de agua cristalino en un disco de escombros polvorientos alrededor de una joven estrella similar al Sol. El futuro sistema estelar, situado a 155 años luz de distancia, ha sido observado con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. El hallazgo "refuerza la idea de que puede haber vida no solo en nuestro planeta, o en nuestro vecindario, sino en cualquier lugar del universo que tenga unas condiciones similares", afirma a este periódico Pinilla.

Los astrónomos llevan décadas esperando estos datos "irrefutables". En 2008, observaciones del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA ya insinuaron la posibilidad de agua congelada en este sistema, pero no ha sido hasta ahora que el James Webb lo ha detectado "sin ambigüedades", en palabras de Chen Xie, científico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland (EE.UU.) y autor principal del artículo que este miércoles publica la revista 'Nature'. Toda el agua congelada detectada está emparejada con partículas finas de polvo en todo el disco, como "bolas de nieve sucias"

La estrella, catalogada como HD 181327, es significativamente más joven que nuestro Sol. Se estima que tiene 23 millones de años, en comparación con los 4.600 millones de años de nuestra estrella. También es ligeramente más masiva y más caliente, lo que llevó a la formación de un sistema un poco más grande a su alrededor.

Las observaciones de Webb confirman una brecha significativa entre la estrella y su disco de escombros, un área amplia que está libre de polvo. Ese disco es similar a nuestro Cinturón de Kuiper, donde se encuentran planetas enanos, cometas y otros trozos de hielo y roca que a veces chocan entre sí. Hace miles de millones de años, nuestro Cinturón de Kuiper probablemente era similar al disco de escombros de esta estrella. "Es como ver a nuestro sistema solar hace miles de millones de años, en su infancia cósmica", señala Pinilla,

"HD 181327 es un sistema muy activo", dijo Chen. "Hay colisiones regulares y continuas en su disco de escombros. Cuando esos cuerpos helados chocan, liberan pequeñas partículas de hielo de agua polvoriento que tienen el tamaño perfecto para que Webb las detecte".

El hielo de agua no se distribuye uniformemente por todo este sistema. La mayoría, el 20%, se encuentra donde es más frío y más alejado de la estrella. Sin embargo, cuanto más de cerca miraban los investigadores, menos hielo de agua encontraban. Hacia el centro del disco de escombros, Webb detectó alrededor de un 8% de hielo de agua. Aquí, es probable que las partículas de agua congelada se produzcan un poco más rápido de lo que se destruyen. En el área del disco de escombros más cercana a la estrella, no se detectó casi ninguno. Es probable que la luz ultravioleta de la estrella vaporice las motas más cercanas o que las rocas conocidas como planetesimales la haya 'atrapado' en su interior.

El hielo de agua es un ingrediente vital en los discos que rodean a las estrellas jóvenes. Influye en gran medida en la formación de planetas gigantes y también puede ser transportado por cuerpos pequeños como cometas y asteroides a planetas rocosos completamente formados. Y con el agua, crece la esperanza de haya vida en otros rincones del universo.

"Por lo que nosotros conocemos, si hay agua líquida y moléculas d carbono es más posible el desarrollo de la vida", dice Pinilla. "En nuestro Sistema Solar buscamos indicios de vida en satélites helados, como Europa (luna de Júpiter), donde hay océanos de agua líquida bajo la capa de hielo estructural. Ahora que hemos confirmado la presencia de hielo de agua y probablemente de hielo de moléculas con carbono sabemos que pueden existir planetesimales helados similares a los mundos oceánicos de nuestro sistema solar y las colisiones que originan este polvo helado podrían enviar semillas de vida a planetas rocosos más cálidos", cuenta.

Según explica, "si en un disco de escombros los planetas gigantes ya se han formado, aún se pueden formar planetas helados o sus lunas. Este descubrimiento nos dice que la formación planetaria que teorizamos en nuestro sistema solar podría ser un proceso universal, común para los exoplanetas".

Ahora que el Webb ha detectado hielo de agua, ha abierto la puerta para que todos los investigadores estudien cómo estos procesos se desarrollan de nuevas maneras en muchos otros sistemas planetarios. Noemí Pinilla llegó en octubre al ICTEA con una beca ATRAE para atraer a los investigadores españoles en el extranjero. Confía en ir añadiendo estudiantes a su grupo.

Aunque originalmente 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.

Según la astrofísica, el telescopio espacial James Webb se ha convertido en una «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», ha subrayado.