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Estudio con el James Webb revela disco protoplanetario rico en CO₂ y casi sin agua alrededor de la estrella XUE 10, desafiando modelos de formación planetaria.
Según la Universidad de Estocolmo, un estudio liderado por Jenny Frediani, doctoranda del Departamento de Astronomía de la institución, publicado el 29 de agosto de 2025 en la revista Astronomy & Astrophysics, reveló que el disco protoplanetario alrededor de la estrella joven XUE 10 tiene una composición química radicalmente diferente de la prevista por los modelos de formación planetaria. Usando el instrumento MIRI del Telescopio James Webb, el equipo detectó cuatro formas distintas de dióxido de carbono en la región interna del disco, justamente donde planetas rocosos como la Tierra se forman.
El dato más sorprendente es que el agua, que domina esta región en la mayoría de los otros discos ya estudiados, está casi ausente. La estrella XUE 10 se encuentra a cerca de 5.550 años luz de la Tierra, en la región de formación estelar NGC 6357, conocida como Nebulosa de la Langosta, un ambiente marcado por radiación ultravioleta intensa emitida por estrellas masivas vecinas. Para los autores, el descubrimiento no es solo una curiosidad química, sino un desafío directo a la teoría estándar de cómo se forman los planetas rocosos.
Disco protoplanetario de XUE 10 desafía lo que la astronomía esperaba encontrar
Para entender por qué la casi ausencia de agua en el disco de XUE 10 es tan importante, es necesario recordar lo que los astrónomos esperaban ver. Un disco protoplanetario es la nube de gas y polvo que se forma alrededor de una estrella joven y que más tarde origina planetas, asteroides y otros cuerpos sólidos.
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Estos discos suelen tener una organización química definida por la temperatura. Más cerca de la estrella, se encuentran minerales y silicatos que forman rocas y metales. Más lejos, se acumulan hielos como agua, CO₂ y monóxido de carbono.
En la región interna, lo suficientemente caliente para que los hielos se sublimen, el patrón observado en los discos estudiados antes de la XUE 10 era claro: vapor de agua dominando la química local.
Fue precisamente por eso que el resultado del James Webb llamó tanto la atención. Cuando se obtuvo el espectro químico de la región interna del disco, surgió lo opuesto a lo esperado: CO₂ fuerte y agua casi ausente. El contraste fue tan grande con los modelos anteriores que el descubrimiento exigió un análisis detallado antes de ser publicado.
James Webb detectó cuatro formas de CO₂ en el disco protoplanetario de la XUE 10
El resultado más técnico del estudio no es solo la abundancia de dióxido de carbono, sino el hecho de que el JWST haya detectado cuatro formas distintas de CO₂ al mismo tiempo. Entre ellas están el CO₂ común y tres variantes isotópicas raras, algo que nunca se había observado antes en discos protoplanetarios.
Las formas identificadas incluyen el CO₂ con carbono 12, además de versiones con carbono 13, oxígeno 17 y oxígeno 18. Estas variantes son mucho menos abundantes que la forma común, lo que significa que la señal química en el disco de la XUE 10 es tan fuerte que hasta los isótopos raros aparecieron de forma clara en el espectro registrado por el telescopio.
Esto importa porque las proporciones isotópicas funcionan como una especie de huella digital química.
Registran las condiciones en que el CO₂ fue formado y alterado a lo largo del tiempo. Según el equipo, estas firmas pueden incluso ayudar a explicar composiciones isotópicas anómalas encontradas en meteoritos y cometas del Sistema Solar primitivo.
Radiación ultravioleta intensa puede explicar falta de agua y exceso de CO₂
La principal hipótesis planteada por los investigadores para explicar el patrón observado involucra la radiación ultravioleta intensa de la región donde se formó la estrella.
La NGC 6357 no es un vivero estelar tranquilo. Se trata de una de las regiones de formación estelar más masivas y violentas de la galaxia, dominada por estrellas calientes de los tipos O y B, que emiten grandes cantidades de radiación UV.
Esta radiación puede penetrar los discos protoplanetarios y alterar su química de afuera hacia adentro. En el caso de la XUE 10, los autores sugieren que el agua y el CO₂ responden de manera diferente a la radiación. El agua se descompone más fácilmente por fotones UV, mientras que el dióxido de carbono puede resistir mejor e incluso formarse a partir de los productos de esa descomposición.
El resultado final sería exactamente lo que muestra el disco: depleción de agua y enriquecimiento de CO₂ en la zona de formación planetaria. En otras palabras, el ambiente alrededor de la estrella puede estar reescribiendo la química del material antes incluso de que existan los planetas.
Descubrimiento de la XUE 10 cambia el debate sobre la formación de planetas rocosos en la galaxia
La consecuencia más amplia del estudio va más allá de la XUE 10. La mayoría de los estudios anteriores de discos protoplanetarios analizaron estrellas cercanas al Sol, en regiones relativamente tranquilas y con baja radiación ultravioleta.
Esos ambientes reforzaban la idea de que la química de la Tierra, rica en agua, tal vez fuera relativamente común en planetas rocosos.
El problema es que buena parte de las estrellas no nace en regiones tranquilas. El estudio liderado por Jenny Frediani afirma que entre 50% y 90% de todas las estrellas se forman en ambientes densos, cercanos a estrellas masivas y bajo fuerte radiación UV, mucho más parecidos a la NGC 6357 que a la vecindad solar.
Si esos ambientes producen discos ricos en CO₂ y pobres en agua de forma sistemática, entonces muchos planetas rocosos del universo pueden haberse formado en condiciones químicas muy diferentes a las de la Tierra.
Esto cambia el debate sobre habitabilidad, composición atmosférica y diversidad planetaria. El estudio sugiere que la Tierra puede no representar el patrón dominante de química planetaria en el cosmos, sino quizás un caso más particular de lo que la astronomía imaginaba.
Próximos estudios con el James Webb mostrarán si la XUE 10 es excepción o patrón
El descubrimiento forma parte de un programa más amplio de la colaboración XUE, que está utilizando el JWST para mapear sistemáticamente varios discos protoplanetarios en NGC 6357.
El objetivo es construir un catálogo químico que permita comparar estrellas de diferentes masas bajo diferentes niveles de radiación.
XUE 10 es una estrella del tipo Herbig, más masiva y luminosa que el Sol, lo que puede influir en la química del disco. Por eso, el equipo aún necesita verificar si el patrón de mucho CO₂ y poca agua aparece en otros discos de la misma región o si está ligado específicamente al tipo estelar de XUE 10.
Los próximos resultados responderán una pregunta central. ¿El disco de XUE 10 es una anomalía aislada o la primera evidencia de que muchos cunas planetarias del universo no tienen la química que produjo la Tierra? Si se confirma la segunda hipótesis, el descubrimiento del James Webb podría obligar a la astronomía a revisar una parte fundamental de la teoría de formación planetaria.
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