El Telescopio Espacial James Webb, el telescopio más preciso jamás construido, fue decisivo para descubrir las formas congeladas de una larga serie de moléculas, como dióxido de carbono, amoníaco, metano, metanol e incluso moléculas más complejas, congeladas como hielos en la superficie de pequeños granos de polvo.

Los granos de polvo crecen en tamaño al formar parte de los discos de gas y polvo que se forman alrededor de estrellas jóvenes. Esto significa que los investigadores podrían estudiar muchas de las moléculas que participan en la formación de nuevos exoplanetas.

Investigadores del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague combinaron los descubrimientos de JWST con datos de Atacama Large Millimeter Array (ALMA), realizando observaciones en otras longitudes de onda distintas a JWST e investigadores de la Universidad de Aarhus contribuyeron con las investigaciones necesarias en el laboratorio.

« Con la aplicación de observaciones, por ejemplo, de ALMA, es posible que observemos directamente los propios granos de polvo, y también es posible ver las mismas moléculas que en el gas observado en el hielo », Lars Kristensen, profesor asociado de la Instituto Niels Bohr (NBI), explica.

« El uso del conjunto de datos combinados nos brinda una visión única de las complejas interacciones entre el gas, el hielo y el polvo en las áreas donde se forman las estrellas y los planetas », según Jes Jørgensen, profesor del NBI.

« De esta manera, podemos mapear la ubicación de las moléculas en el área antes y después de que se hayan congelado en los granos de polvo y podemos seguir su camino desde la nube molecular fría hasta los sistemas planetarios emergentes alrededor de las estrellas jóvenes ».

El contenido de hielo en la nube molecular fue un descubrimiento decisivo

Los hielos se detectaron y midieron estudiando cómo la luz de las estrellas más allá de la nube molecular fue absorbida por moléculas heladas en longitudes de onda infrarrojas específicas visibles para Webb.

Este proceso deja huellas químicas conocidas como espectros de absorción que pueden compararse con datos de laboratorio para identificar qué hielos están presentes en la nube molecular.

En este estudio, el equipo apuntó a los hielos enterrados en una región particularmente fría, densa y difícil de investigar de la nube molecular Chamaeleon I, una región a aproximadamente 600 años luz de la Tierra que actualmente se encuentra en proceso de formación de docenas de estrellas jóvenes.

Junto con la formación de estrellas viene la formación de planetas y la perspectiva para los investigadores de la colaboración IceAge es básicamente identificar el papel que juega el hielo en la recopilación de las moléculas necesarias para formar vida.

« Este estudio confirma que los granos de polvo interestelar son catalizadores para la formación de moléculas complejas en el gas muy difuso de estas nubes, algo que también vemos en el laboratorio », explica Sergio Ioppolo, profesor asociado de la Universidad de Aarhus, contribuyendo con algunos de los experimentos en el laboratorio que se compararon con las observaciones.

La sensibilidad de JWST era una condición previa absolutamente necesaria para el descubrimiento

« Simplemente no podríamos haber observado estos hielos sin Webb », explicó Klaus Pontoppidan, científico del proyecto JWST en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, EE. UU. que participó en esta investigación.

« Los hielos aparecen como depresiones contra un continuo de luz estelar de fondo. En regiones que son así de frías y densas, gran parte de la luz de la estrella de fondo está bloqueada y la exquisita sensibilidad de Webb fue necesaria para detectar la luz de las estrellas y, por lo tanto, identificar los hielos en el nube molecular ».

El equipo de IceAge ya ha planeado más observaciones con Webb y otros telescopios.

« Estas observaciones, junto con más estudios de laboratorio, nos dirán qué mezcla de hielos, y por lo tanto qué elementos, pueden eventualmente ser entregados a las superficies de los exoplanetas terrestres o incorporados a las atmósferas de los planetas gigantes de gas o hielo.

Melissa McClure, astrónoma del Observatorio de Leiden y líder del programa de observación, concluye.