En algún lugar de la Vía Láctea, en este preciso momento, hay una estrella joven rodeada por un disco de gas y polvo que girará a su alrededor durante algunos millones de años antes de que ese material se agregue en planetas o se disperse al espacio. Si tenemos suerte, dentro de varios miles de millones de años uno de esos planetas tendrá condiciones para la vida. El problema es que ese proceso ocurre en escalas de tiempo que ningún ser humano puede observar de principio a fin. Lo que podemos hacer es capturar instantáneas de discos en diferentes etapas de su evolución y reconstruir la película a partir de los fotogramas.
Eso es exactamente lo que la combinación de ALMA y el James Webb Space Telescope está haciendo con una precisión sin precedentes. ALMA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array en el norte de Chile, puede mapear la estructura del polvo y medir la masa de gas en el disco exterior con resolución suficiente para ver anillos, huecos y espirales que revelan dónde están formándose los planetas. El James Webb, desde el espacio, puede analizar con espectroscopía infrarroja la química del disco interior, la región donde se forman los planetas rocosos como la Tierra. Juntos, los dos instrumentos cubren el disco completo de una forma que ninguno de los dos podría conseguir solo.
Cómo funciona la ‘arqueología cósmica’: espectroscopía e interferometría
La espectroscopía infrarroja del James Webb funciona descomponiendo la luz del disco en sus frecuencias componentes. Cada molécula absorbe o emite luz en longitudes de onda específicas, produciendo un patrón de líneas o bandas en el espectro que actúa como una huella dactilar química. Leyendo ese patrón, los astrónomos pueden identificar qué moléculas están presentes en la región interior del disco (dentro de unas 10 unidades astronómicas de la estrella, la zona donde se forman los planetas rocosos y terrestres) y en qué abundancias.
ALMA trabaja con principios diferentes. Sus 66 antenas operan como un interferómetro: la señal de radio milimétrica que cada antena recibe se combina matemáticamente con la de las demás para simular el poder resolutivo de una antena única del tamaño de la separación máxima entre ellas, hasta 16 kilómetros. Eso permite a ALMA ver estructuras en discos protoplanetarios a distancias de cientos de años luz con una resolución comparable a la de ver una moneda de un euro desde 70 kilómetros de distancia. En esas imágenes aparecen los anillos y huecos que indican dónde los planetas en formación están barriendo su material.
La investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM, Karina Maucó Coronado, describe esta combinación como «arqueología cósmica»: reconstruir la historia y la composición química de mundos que aún no existen a partir de los materiales que los formarán. Los tres estudios más relevantes de los últimos años ilustran lo que esa arqueología está encontrando.
AGE-PRO (2025): el gas se escapa antes que el polvo y eso cambia cuándo tienen que formarse los planetas gigantes
El programa AGE-PRO (ALMA Survey of Gas Evolution in PROtoplanetary Disks), publicado en 12 papers en The Astrophysical Journal en 2025, es el primer censo sistemático de la evolución del gas en discos protoplanetarios. El equipo, liderado por Ke Zhang de la Universidad de Wisconsin-Madison, observó 30 discos alrededor de estrellas similares al Sol en diferentes etapas de su vida, desde menos de un millón hasta varios millones de años, para medir cómo cambia la masa de gas con el tiempo.
El hallazgo más sorprendente fue que el gas y el polvo no evolucionan al mismo ritmo. El gas se pierde mucho más rápido que el polvo, especialmente en el primer millón de años de vida del disco. «La masa de gas disminuye muy rápidamente en el primer millón de años y luego se ralentiza, mientras que la masa de polvo probablemente disminuye de forma más constante a lo largo del tiempo», explicó Zhang.
La implicación es directa para la formación de planetas gigantes como Júpiter. Esos planetas necesitan acumular grandes cantidades de gas antes de que el disco lo pierda. Si el gas desaparece en el primer millón de años, los núcleos planetarios tienen que crecer lo suficientemente rápido en ese plazo para capturarlo, o no habrá planetas gigantes. Eso restringe drásticamente las ventanas de tiempo disponibles para que la formación de gigantes gaseosos sea posible, y podría explicar por qué algunos sistemas solares tienen Júpiteres y otros no.
d216-0939 (A&A 2025): primer carbamato de amonio en un disco protoplanetario
En mayo de 2025, el equipo del programa JWST GO 1741, liderado por investigadores europeos, publicó en Astronomy & Astrophysics el análisis espectroscópico del disco d216-0939, un disco inclinado de alta resolución en la nube molecular de Orión. El JWST, con su espectrógrafo NIRSpec, detectó en ese disco la primera detección en un entorno astrofísico de carbamato de amonio, la molécula NH₂COONH₄.
El carbamato de amonio es relevante porque es un precursor de aminoácidos y otras moléculas de interés biológico. Se forma cuando el dióxido de carbono reacciona con el amoníaco en condiciones de frío extremo, como las que existen en los granos de hielo del disco exterior. Su detección en un disco protoplanetario sugiere que la química prebiótica, las reacciones que producen los bloques moleculares de la vida, podría estar ocurriendo rutinariamente en los discos donde se forman los planetas, no solo en casos excepcionales.
El estudio también detectó múltiples moléculas orgánicas simples, agua, CO₂, monóxido de carbono y otras especies en absorción a través del disco, que al estar inclinado permite observar el material con el disco en la línea de visión en lugar de verlo por encima, lo que aumenta la sensibilidad de la detección. Cada molécula detectada es un ingrediente potencial para los océanos, la atmósfera o la química de los planetas que eventualmente se formarán en ese disco.
MAPS (ApJS 2021): los discos son fábricas de moléculas orgánicas complejas
El programa MAPS (Molecules with ALMA at Planet-forming Scales), publicado en 20 papers en The Astrophysical Journal Supplement Series en 2021, sentó las bases de lo que AGE-PRO y el JWST están expandiendo ahora. MAPS analizó con ALMA la química de cinco discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes (IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 y MWC 480) con una sensibilidad química sin precedentes.
Los resultados revelaron que los entornos de formación de planetas son extraordinariamente ricos en moléculas orgánicas. Se detectaron cadenas carbonadas complejas, moléculas nitrogenadas y precursores de compuestos biológicamente relevantes a distancias del orden de la órbita de la Tierra hasta la de Neptuno. La distribución de esas moléculas no es uniforme: forman patrones anulares y radiales que reflejan la estructura física y térmica del disco y que determinan qué moléculas estarán disponibles para ser incorporadas en planetas que se formen en distintas posiciones.
La imagen que emerge de MAPS, AGE-PRO y el JWST combinados es la de discos protoplanetarios como laboratorios químicos activos donde se procesan moléculas del medio interestelar y se sintetizan compuestos más complejos, y donde el resultado de esa química quedará impreso en la composición de los planetas resultantes. Como documenta la cobertura del Observatorio ALMA, los próximos años de observaciones conjuntas ALMA-JWST sobre los 30 discos del programa AGE-PRO prometen completar el cuadro con datos sobre la química del disco interior que hasta ahora solo el Webb puede proporcionar.
