Un hallazgo espacial en una estrella bebé a 460 años luz sorprende a astrónomos por la composición del agua interestelar

Por primera vez, un grupo de astrónomos identificó hielo de agua semi-pesada (HDO) en el entorno de una estrella en formación parecida al Sol. El hallazgo fue posible gracias al telescopio espacial James Webb, que detectó esta variante poco común en una región muy fría del espacio, a unos 460 años luz. El resultado ofrece nuevas pistas sobre cómo el agua se origina y se conserva, desde las nubes de gas donde surgen las estrellas hasta su llegada a planetas como la Tierra.

Según la Netherlands Research School for Astronomy, esta detección representa un avance significativo en el estudio del ciclo cósmico del agua. El JWST logró captar una firma clara de HDO en la protoestrella L1527 IRS, ubicada en la nube molecular de Tauro. Se trata de la primera vez que esta molécula se observa directamente en forma de hielo en una estrella joven de baja masa, similar a cómo se estima que fue el Sol en sus primeras etapas.

Hasta ahora, la presencia de HDO solo se había podido medir en fase gaseosa, un estado donde su composición puede alterarse químicamente. Esta nueva observación permite cuantificar de forma confiable la proporción HDO/H₂O en el hielo interestelar, lo que representa un paso clave para entender cómo el agua primitiva se transfiere intacta hacia los sistemas planetarios en desarrollo.

Tecnología y metodología de observación

El equipo, encabezado por Katerina Slavicinska, de la Universidad de Leiden (Países Bajos), y con participación del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) de Estados Unidos, utilizó los instrumentos NIRSpec y MIRI del JWST para obtener espectros infrarrojos de L1527 IRS. Las observaciones formaron parte de los programas #1798, #1290 y #1960, cubriendo un rango espectral de 0,6 a 27,9 micrómetros.

La detección del HDO se basó en la observación de la banda de estiramiento O–D a 4,1 micrómetros, una firma espectral que pudo distinguirse con claridad gracias a la alta sensibilidad y resolución del JWST. “Ahora, con la sensibilidad sin precedentes de Webb, observamos una firma de hielo de agua semi-pesada bellamente clara hacia una protoestrella”, afirmó Slavicinska en el comunicado de prensa emitido por la organización científica.

El análisis espectral permitió discriminar otras especies químicas presentes en el hielo, como metanol (CH₃OH) y compuestos azufrados, y aislar la señal del HDO. La detección se consideró robusta al superar en casi 40 veces el nivel de ruido, una mejora significativa respecto a intentos anteriores con otros telescopios.

La proporción HDO/H₂O como marcador del origen del agua

El valor clave del hallazgo reside en la medición de la proporción HDO/H₂O, que sirve como indicador de las condiciones de temperatura y química en las que se formó el agua. El deuterio, isótopo del hidrógeno, se incorpora en el agua a temperaturas extremadamente bajas, típicas de las nubes oscuras donde nacen las estrellas.

En L1527 IRS, la proporción observada fue de 4,4 × 10⁻³, similar a la registrada en fase gaseosa en otras protoestrellas de baja masa en regiones aisladas, y también cercana al valor observado en el disco protoplanetario de V883 Ori. Según los investigadores, esta coincidencia sugiere que el agua se mantuvo químicamente inalterada desde sus orígenes hasta su incorporación en los discos donde nacen los planetas.

John Tobin, del NRAO y responsable de uno de los programas de observación, destacó la relevancia de L1527 IRS como análogo del Sol temprano: “En varios aspectos, L1527 es similar a lo que pensamos que era nuestro Sol cuando comenzó a formarse”, afirmó en el comunicado de prensa.

Comparación con cometas, la Tierra y otras protoestrellas

El valor hallado en L1527 IRS también se compara con el agua de cometas y océanos terrestres, donde la fracción de HDO es de una cada varios miles de moléculas de H₂O. Esta diferencia llevó a proponer que parte del agua del sistema solar se originó como hielo en nubes frías y oscuras, antes del nacimiento del Sol.

En este caso, la proporción medida es ligeramente mayor que la de algunos cometas y la del agua terrestre, lo que podría deberse a procesos químicos en discos protoplanetarios o a diferencias entre las nubes donde se formaron L1527 y el Sol. Además, se observó que las regiones aisladas tienden a mostrar proporciones más altas que las agrupadas, donde la radiación y la temperatura son mayores.

El estudio también comparó los datos con protoestrellas más masivas como HOPS 370, encontrando proporciones similares, lo que desafía la idea de que la masa estelar o el tipo de entorno determinen por sí solos la composición del agua. Esto subraya la necesidad de ampliar el número de observaciones para confirmar patrones generales.

Implicaciones para la herencia del agua en sistemas planetarios

La detección de una proporción elevada y estable de HDO/H₂O en L1527 IRS respalda la hipótesis de que el agua que llega a los sistemas planetarios conserva sus características desde las etapas más tempranas de formación estelar. Ewine van Dishoeck, coautora del estudio, señaló: “Este hallazgo se suma a la creciente evidencia de que la mayor parte del hielo de agua realiza su viaje en gran medida sin cambios desde las etapas más tempranas hasta las más tardías de la formación estelar”.

La comparación entre los valores en hielo y gas sugiere que la sublimación en discos internos no altera la composición isotópica, lo que implica que planetas y cometas heredan directamente el agua de las reservas interestelares.

No obstante, los autores advierten que la cantidad de mediciones disponibles sigue siendo limitada. Por ello, ampliar las observaciones resulta esencial para entender mejor el papel de las condiciones locales en la composición del agua planetaria.