Detectado un inusual disco rico en dióxido de carbono alrededor de una estrella joven desafía los modelos de formación de planetas

Fuente Stockholm University

Un estudio dirigido por Jenny Frediani, de la Universidad de Estocolmo, ha revelado un disco de formación planetaria con una composición química sorprendentemente inusual: una abundancia inesperadamente alta de dióxido de carbono (CO₂) en regiones donde algún día podrían formarse planetas similares a la Tierra. El descubrimiento, realizado con el Telescopio Espacial James Webb (JWST), desafía las antiguas suposiciones sobre la química de los lugares de nacimiento de los planetas. El estudio se publica en Astronomy & Astrophysics.

“A diferencia de la mayoría de los discos de formación planetaria cercanos, donde el vapor de agua predomina en las regiones internas, este disco es sorprendentemente rico en dióxido de carbono”, afirma Jenny Frediani, estudiante de doctorado del Departamento de Astronomía de la Universidad de Estocolmo.

“De hecho, el agua es tan escasa en este sistema que apenas se detecta, un marcado contraste con lo que observamos habitualmente”.

Una estrella recién formada se encuentra inicialmente profundamente incrustada en la nube de gas de la que se formó y crea un disco a su alrededor donde, a su vez, pueden formarse planetas. En los modelos convencionales de formación planetaria, los guijarros ricos en hielo de agua se desplazan desde el frío disco exterior hacia las regiones internas más cálidas, donde el aumento de las temperaturas provoca la sublima del hielo. Este proceso suele generar fuertes señales de vapor de agua en las zonas internas del disco. Sin embargo, en este caso, el espectro del JWST/MIRI muestra, en cambio, una señal de dióxido de carbono sorprendentemente intensa.

“Desafía los modelos actuales de la química y la evolución de los discos”

“Esto desafía los modelos actuales de la química y la evolución de los discos, ya que los altos niveles de dióxido de carbono en relación con el agua no pueden explicarse fácilmente mediante los procesos estándar de evolución de los discos”, explica Jenny Frediani.

Arjan Bik, investigador del Departamento de Astronomía de la Universidad de Estocolmo, añade: “Una abundancia tan alta de dióxido de carbono en la zona de formación planetaria es inesperada. Indica la posibilidad de que la intensa radiación ultravioleta, ya sea de la estrella anfitriona o de estrellas masivas vecinas, esté transformando la química del disco”.

Pistas para responder a preguntas sobre meteoritos y cometas

Los investigadores también detectaron variantes isotópicas raras del dióxido de carbono, enriquecidas en carbono-13 o en los isótopos de oxígeno ¹⁷O y ¹⁸O, claramente visibles en los datos del JWST. Estos isotopólogos podrían ofrecer pistas vitales para responder a preguntas de larga data sobre las inusuales huellas isotópicas encontradas en meteoritos y cometas, reliquias de la formación de nuestro propio Sistema Solar. Este disco rico en CO₂ se encontró en la región de formación estelar masiva NGC 6357, ubicada aproximadamente a 1,7 kilopársecs (unos 53 cuatrillones de kilómetros) de distancia. El descubrimiento fue realizado por la colaboración Entornos Ultravioleta Extremos (XUE), que se centra en cómo los campos de radiación intensos afectan la química del disco.
Maria-Claudia Ramirez-Tannus, del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg y líder de la colaboración XUE, afirma que se trata de un descubrimiento emocionante: «Revela cómo los entornos de radiación extrema, comunes en las regiones de formación estelar masiva, pueden alterar los componentes básicos de los planetas. Dado que la mayoría de las estrellas, y probablemente la mayoría de los planetas, se forman en estas regiones, comprender estos efectos es esencial para comprender la diversidad de las atmósferas planetarias y su potencial de habitabilidad».

Instrumento desarrollado por astrónomos suecos

Gracias al instrumento MIRI del JWST, los astrónomos ahora pueden observar discos distantes, envueltos en polvo, con un detalle sin precedentes en longitudes de onda infrarrojas, lo que proporciona información crucial sobre las condiciones físicas y químicas que rigen la formación planetaria. Al comparar estos entornos intensos con regiones más tranquilas y aisladas, los investigadores están descubriendo la diversidad ambiental que configura los sistemas planetarios emergentes. Astrónomos de la Universidad de Estocolmo y Chalmers han contribuido al desarrollo del instrumento MIRI, que consiste en una cámara y un espectrógrafo que observa la radiación infrarroja de longitudes de onda medias y largas, de 5 a 28 micras. También cuenta con coronógrafos, diseñados específicamente para observar exoplanetas.

Referencia

• Jenny Frediani, Et al. «XUE: The CO2-rich terrestrial planet-forming region of an externally irradiated Herbig disk». A&A. Volume 701, September 2025. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202555718