Nuevas y asombrosamente detalladas imágenes capturadas por el telescopio espacial James Webb han proporcionado a la comunidad científica y al público una visión sin precedentes del corazón mismo de uno de los objetos más bellos y complejos del cielo nocturno: la nebulosa de la Mariposa, también conocida por su designación de catálogo NGC 6302. Estos ojos infrarrojos en el espacio han penetrado a través de los densos velos de gas y polvo para revelar los procesos dinámicos que tienen lugar alrededor de una estrella moribunda, ofreciendo un retrato impresionante de la transformación cósmica. Desde la densa y polvorienta estructura en forma de toro que rodea a la estrella central oculta, hasta los chorros de material que emanan de sus polos, las observaciones de Webb pintan una imagen completamente nueva y vívida de esta fascinante nebulosa planetaria.

Revelando la mariposa cósmica

Situada a una distancia de aproximadamente 3.400 años luz en la constelación de Escorpio, la nebulosa de la Mariposa ha sido objeto de admiración y estudio durante décadas. Su delicada y simétrica estructura, que recuerda a las alas extendidas de una mariposa, la ha convertido en uno de los objetos más fotogénicos del espacio profundo, y ha sido fotografiada previamente en múltiples ocasiones por el legendario telescopio espacial Hubble. Sin embargo, Webb, con su capacidad para observar en el espectro infrarrojo, abre un capítulo completamente nuevo en la comprensión de esta joya celestial.

Las nebulosas planetarias, a pesar de su nombre, no tienen nada que ver con los planetas. El nombre es un error histórico que surgió hace varios siglos cuando los astrónomos, utilizando los telescopios de la época, notaron que estos objetos tenían una apariencia redonda y en forma de disco similar a los planetas. Aunque el nombre ha permanecido, hoy sabemos que las nebulosas planetarias son en realidad la última y magnífica etapa en la vida de estrellas similares a nuestro Sol. Cuando las estrellas con masas entre 0,8 y 8 veces la del Sol agotan su combustible nuclear, expulsan sus capas externas de gas al espacio. Estas capas expulsadas, iluminadas y energizadas por la radiación ultravioleta del núcleo caliente de la estrella restante, comienzan a brillar, creando las formas y colores espectaculares que vemos. Esta fase de la evolución estelar, conocida como nebulosa planetaria, es un parpadeo cósmico que dura solo unos veinte mil años.

La nebulosa de la Mariposa es un excelente ejemplo de una nebulosa bipolar, lo que significa que tiene dos lóbulos o "alas" claramente definidos que se expanden en direcciones opuestas desde el centro. La banda oscura de gas y polvo que atraviesa el centro de la nebulosa y forma el "cuerpo" de la mariposa es en realidad un denso toro en forma de anillo que vemos de lado. Es precisamente este toro el que juega un papel clave en la configuración de la nebulosa, actuando como una barrera que impide que el gas fluya uniformemente en todas las direcciones y lo canaliza hacia los polos, creando la característica estructura bipolar.

Corazón de la oscuridad: La búsqueda de la estrella oculta

Uno de los mayores logros de las nuevas observaciones de Webb es la localización precisa de la estrella central de la nebulosa de la Mariposa. Esa estrella, el antiguo e increíblemente caliente núcleo de una antigua estrella similar al Sol, había sido hasta ahora esquiva para las observaciones en la parte óptica del espectro. La razón de su invisibilidad radica precisamente en el denso toro de polvo que la rodea, que bloquea eficazmente toda la luz visible. Las búsquedas anteriores de la estrella carecían de la combinación de sensibilidad infrarroja y resolución espacial necesaria para penetrar esta cortina de polvo.

Utilizando su Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI), Webb pudo detectar el brillo térmico de la nube de polvo ubicada inmediatamente alrededor de la estrella, que fue calentada por la propia estrella. Esto permitió a los científicos determinar su ubicación con gran precisión. Se estima que la temperatura de esta estrella central alcanza la increíble cifra de 220.000 Kelvin (unos 220.000 °C), lo que la convierte en una de las estrellas más calientes conocidas en nuestra galaxia. Es precisamente este motor estelar abrasador el que alimenta con su energía toda la nebulosa y la hace visible, y su poder, al parecer, se canaliza precisamente a través del denso cinturón de polvo que lo rodea.

Anatomía del anillo de polvo

La nueva imagen de Webb, obtenida mediante una combinación de la cámara y el espectrógrafo del instrumento MIRI, proporciona una visión sin precedentes de la compleja estructura del toro central. El análisis de los datos ha revelado que este anillo está compuesto por una mezcla de silicatos cristalinos, como el cuarzo, así como granos de polvo irregulares y amorfos. El tamaño de estos granos de polvo es del orden de una millonésima de metro, lo que se considera bastante grande a escala cósmica. Tal tamaño sugiere que los granos han tenido tiempo suficiente para crecer y aglomerarse, lo que indica un proceso de formación prolongado y estable dentro de este denso entorno. La composición y estructura de este toro son clave para comprender no solo la forma de la nebulosa de la Mariposa, sino también los procesos químicos que ocurren en las etapas finales de la evolución estelar.

Huellas químicas en las alas de la nebulosa

Gracias a las capacidades espectrográficas, el análisis de los datos de Webb ha permitido a los científicos identificar casi 200 líneas espectrales. Cada una de estas líneas representa una "huella dactilar" única de un átomo o molécula específica, revelando información detallada sobre la composición química, la temperatura y la densidad del gas en diferentes partes de la nebulosa. Estos datos revelan una estructura compleja, anidada e interconectada trazada por diferentes especies químicas.

Se ha observado una clara estructura en capas. Los iones que requieren la mayor cantidad de energía para su formación, como los de elementos altamente ionizados, se concentran más cerca de la estrella central caliente. Por otro lado, los que requieren menos energía se encuentran a mayores distancias. Elementos como el hierro y el níquel han resultado ser particularmente interesantes, ya que trazan la trayectoria de dos potentes chorros que emanan de la estrella en direcciones opuestas, abriéndose paso a través del gas circundante.

Descubrimiento inesperado: Bloques de construcción moleculares

Quizás el descubrimiento más intrigante de estas observaciones es la detección de luz emitida por moléculas complejas a base de carbono conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP). Estas moléculas tienen estructuras planas y anulares, similares a un panal de abejas. En la Tierra, las moléculas de HAP se encuentran a menudo en el humo de las hogueras, los gases de escape de los automóviles o en una tostada quemada. Su presencia en el espacio es de gran interés porque se consideran uno de los posibles bloques de construcción para moléculas orgánicas más complejas.

Lo que hace especial este descubrimiento es la ubicación donde se encontraron las moléculas de HAP. El equipo de investigación sospecha que estas moléculas se formaron cuando una "burbuja" de viento estelar, originada en la estrella central, atravesó el gas circundante más denso. Esta podría ser la primera evidencia directa de la formación de moléculas de HAP en una nebulosa planetaria rica en oxígeno, lo que proporciona una visión crucial de los detalles de las vías químicas por las que se forman estas importantes moléculas. Este descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre la química del carbono en el espacio y las condiciones bajo las cuales pueden formarse los precursores de la vida.

Sinergia de telescopios: Webb, Hubble y ALMA

Este estudio, cuyos resultados se publicaron en la prestigiosa revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, es un ejemplo perfecto de cómo la astronomía moderna avanza a través de la sinergia de diferentes observatorios. Aunque Webb proporciona datos revolucionarios, se complementan con datos de archivo del telescopio Hubble, así como con datos obtenidos con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una potente red de antenas de radio en Chile. Mientras que Hubble proporciona una vista nítida en el espectro visible y ultravioleta cercano, y ALMA mapea el gas y el polvo más fríos a través de ondas de radio, la capacidad de Webb para asomarse al corazón infrarrojo de la nebulosa completa la imagen, permitiendo la comprensión más completa de la nebulosa de la Mariposa hasta la fecha. Webb, como un proyecto de asociación internacional de las agencias NASA, ESA y CSA, continúa cumpliendo su promesa como el telescopio espacial más potente jamás lanzado, abriendo nuevas ventanas al universo y descubriendo los secretos del cosmos ocultos a nuestros ojos.