Webb encuentra hielo de agua y dióxido de carbono alrededor de Beta Pictoris

El Telescopio Espacial James Webb ha detectado hielo de agua y dióxido de carbono en el disco de escombros alrededor de Beta Pictoris, una estrella joven a unos 64 años luz de la Tierra y de aproximadamente 20 millones de años de antigüedad. Los hallazgos provienen de un estudio dirigido por Sarah Betti, astrónoma del Instituto de Telescopios Espaciales en Baltimore, publicado en Science.

Detección de hielo

El equipo de Betti observó Beta Pictoris el 7 de diciembre de 2023, utilizando el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) de Webb, que registra un espectro completo de 0.6 a 5.2 micrómetros para cada punto en la imagen. Después de restar el resplandor de la estrella, los investigadores midieron cuánta luz estelar refleja el polvo del disco en cada longitud de onda.

El hielo de agua absorbe la luz fuertemente cerca de 3 micrómetros, mientras que el hielo de dióxido de carbono absorbe en 4.27 micrómetros o 4.39 micrómetros cuando contiene el isótopo más pesado de carbono-13. Los espectros detallados de dos puntos en lados opuestos de la estrella, cada uno a aproximadamente 100 unidades astronómicas de distancia, mostraron hielos de agua y dióxido de carbono, incluyendo la forma común y la versión más rara de carbono-13.

Composición y estructura del hielo

Las características del dióxido de carbono se desplazaron ligeramente hacia longitudes de onda más cortas y eran mucho más anchas que las del hielo de dióxido de carbono puro medido en el laboratorio. El equipo indica en el artículo que este es el comportamiento del dióxido de carbono cuando sus moléculas están atrapadas dentro del hielo de agua, lo que significa que los dos hielos están completamente mezclados en lugar de estar uno al lado del otro como granos separados.

El equipo calculó que hay ligeramente más de una molécula de dióxido de carbono por cada 10 moléculas de agua, lo que significa que representa aproximadamente el 11 por ciento del hielo. Esto se encuentra dentro del rango del 2.5 al 30 por ciento medido en cometas del Sistema Solar y del 7 al 20 por ciento observado en el hielo de discos alrededor de otras estrellas recién nacidas.

El hielo de agua es casi totalmente amorfo, un sólido desordenado y similar al vidrio. El hielo cristalino produce un pico agudo en el espectro justo por encima de 3 micrómetros, pero ese pico estaba ausente en Beta Pictoris. El equipo estima que menos del 7 por ciento del hielo de agua en el sistema es cristalino.

Origen del hielo

Para que el hielo amorfo permanezca en esa forma, debe mantenerse más frío que aproximadamente 100 Kelvin, o menos 173° Celsius. De lo contrario, algo debe seguir rompiendo su estructura cristalina, como la luz ultravioleta de alta energía, los rayos cósmicos o las partículas que emanan de la estrella. Los investigadores concluyeron que el hielo se formó más probablemente en el medio interestelar, mucho antes de que los planetas de Beta Pictoris comenzaran a tomar forma.

El equipo argumenta que la distribución uniforme del hielo en todo el disco requiere colisiones frecuentes entre planetesimales. Cada colisión liberaría polvo helado fresco, incluyendo hielo que había estado enterrado y protegido en el interior de los cuerpos que colisionaban, reponiendo lo que la luz solar destruye.

Por qué importa

Los hallazgos respaldan la idea de que el gas de monóxido de carbono del disco proviene de cuerpos helados en colisión y ofrecen una explicación de cómo el hielo puede sobrevivir en un entorno constantemente expuesto a la luz ultravioleta. Si un sistema planetario joven a 64 años luz de distancia pudo haber comenzado con ingredientes helados muy similares a los nuestros, entonces el hielo primordial e interestelar podría ser un ingrediente común de los sistemas planetarios en general, lo que significa que los materiales en bruto para mundos ricos en agua y potencialmente habitables también podrían ser comunes.

Fuentes (en inglés)

• arstechnica.com: James Webb telescope finds ice older than the star it orbits - Ars Technica
• ua.news: James Webb detects ice likely older than Beta Pictoris — Ars Technica | UA.NEWS

Traducción con IA del artículo original en inglés, revisada automáticamente para que diga lo mismo que el original. Las fuentes fueron verificadas en inglés.