Científicos colombianos participan en el hallazgo de un disco protoplanetario inusual

En el corazón de la Nebulosa de la Langosta, una región de formación estelar ubicada a 5.500 años luz de la Tierra, los astrónomos encontraron algo que no encaja con los manuales. Allí, donde nacen nuevas estrellas, un disco de gas y polvo, se reveló una química inesperada: abundancia de dióxido de carbono y escasez de agua. El objeto, catalogado como XUE 10, fue observado con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y analizado por el consorcio internacional XUE (eXtreme UV Environments), en el que participa la Universidad de Antioquia.

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El hallazgo es llamativo porque contradice lo que se esperaba, pues en ese objeto, con una masa un poco mayor que la del Sol, debería haber señales claras de agua. Sin embargo, los espectros captados muestran que el oxígeno se encuentra ligado al carbono en forma de CO₂.

“Normalmente los discos protoplanetarios son ricos en agua, porque el agua es la tercera molécula más abundante del universo”, le explicó a EL COLOMBIANO Pablo Cuartas Restrepo, doctor en Física y docente de la UdeA. “Por eso resulta raro que no la veamos en este caso. Puede ser que la radiación intensa haya roto esas moléculas o que el agua esté escondida en regiones más profundas del disco, donde la luz no nos permite detectarla”.

Los discos protoplanetarios son estructuras de gas y polvo que rodean a las estrellas jóvenes. Con el tiempo, allí se forman planetas, lunas y cometas. Su composición química es decisiva para comprender cómo nacen los sistemas solares. En la mayoría de los casos, el agua está presente y juega un papel central en la futura habitabilidad. Así que al faltar en un entorno como XUE 10 plantea nuevas preguntas sobre la diversidad de caminos que pueden seguir los mundos en formación.

El James Webb, con su capacidad infrarroja, fue la herramienta clave. Gracias a su espectrógrafo, los investigadores pueden descomponer la luz proveniente del disco y leer las huellas digitales de cada molécula. Esa técnica permitió confirmar la presencia de dióxido de carbono y no encontrar agua en la zona analizada. “Cada molécula interactúa de manera particular con la luz. El Telescopio James Webb capta esa radiación y, como un prisma, la separa en longitudes de onda. Cada elemento deja un rastro que podemos identificar”, explicó Germán Chaparro, docente del Instituto de Física de la UdeA.

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El artículo científico en el que se habla de todo esto fue publicado en Astronomy & Astrophysics y liderado por Jenny Frediani, estudiante de doctorado en la Universidad de Estocolmo. La participación colombiana se centró en el desarrollo de modelos termoquímicos que permiten reproducir y probar escenarios sobre la evolución de estos discos. Para ello, el grupo de astrofísica computacional de la UdeA, conformado por Cuartas, Chaparro y estudiantes de posgrado, recurrió a ProDiMo (PROtoplanetary DIsk MOdel), un software que combina física, química y radiación. Con este código, los investigadores corren cientos de simulaciones en las que varían masa, tamaño, temperatura y niveles de radiación hasta aproximarse a las condiciones reales observadas por el Webb.

“Básicamente tenemos una herramienta que es como un juguete para ver cómo estarían conformados estos discos y cómo se comportan las moléculas dentro de ellos”, explicó Cuartas. Con estas simulaciones buscan responder si el agua se rompe bajo la radiación o si, por el contrario, se esconde en capas más internas del disco, inaccesibles al espectro visible. Para el investigador, entender esos procesos es fundamental: “Estamos en la etapa de comprender cómo sobreviven esas moléculas en ambientes altamente irradiados, porque si después se van a formar planetas, es importante que esas moléculas puedan estar presentes allí”.

Pero el valor del trabajo no es solo científico sino institucional. Para la Universidad de Antioquia, ser la única universidad colombiana en el consorcio XUE representa un salto. “Es un honor hacer parte de un grupo tan grande de científicos de primer nivel, entre ellos el Instituto Max Planck de Astronomía y varias universidades europeas”, destacó Cuartas. “Para nosotros es muy importante contribuir desde Medellín a una investigación de punta en astrofísica”.

Asimismo, la astrofísica colombiana María Claudia Ramírez-Tannus, investigadora en Heidelberg y líder del consorcio XUE, señaló que comprender cómo actúa la radiación en estos entornos es clave para proyectar el futuro de otros sistemas solares. “El descubrimiento de XUE 10 revela cómo los entornos de radiación extrema pueden alterar los bloques de construcción de los planetas. Como la mayoría de estrellas y planetas se forman en regiones así, entender estos efectos es esencial para captar la diversidad de las atmósferas y su potencial de habitabilidad”.

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Aunque XUE 10 muestra un déficit de agua, otros discos del mismo programa sí revelaron agua y moléculas orgánicas en ambientes igualmente extremos. Ese contraste sugiere que la formación de planetas rocosos es posible bajo condiciones mucho más amplias de lo que se pensaba. Y de esa tensión surge la siguiente etapa: plantear las preguntas que todavía no tienen respuesta. ¿Hasta qué punto la radiación destruye o esconde el agua? ¿Cómo se redistribuyen los elementos esenciales en los discos?

Referencias:
* Webb study reveals rocky planets can form in extreme environments

* Protoplanetary Disk XUE 1 (MIRI Emission Spectrum: 13.3–15.5 microns)