Hay descubrimientos astronómicos que obligan a revisar lo que sabemos del universo y otros que confirman algo que los científicos llevaban décadas esperando. El telescopio espacial James Webb acaba de protagonizar uno de estos últimos: detectó una emisión de luz que había sido predicha en 1986, pero que nunca se había observado, ni siquiera en los laboratorios terrestres. Su origen es una molécula diminuta que, pese a su aparente sencillez, desempeña un papel esencial en la química del espacio.
El hallazgo fue realizado por un equipo dirigido por David Neufeld, de la Universidad Johns Hopkins, mediante observaciones de una región de formación estelar situada a unos 2.300 años luz de la Tierra. Los investigadores identificaron 26 líneas espectrales correspondientes a una emisión hasta entonces desconocida experimentalmente. Los resultados, aceptados para su publicación en The Astrophysical Journal Letters, abren una nueva posibilidad para estudiar cómo se comporta la materia en algunos de los entornos más violentos del cosmos.
Una molécula fundamental para el universo que parecía incapaz de emitir esa luz
La protagonista del descubrimiento es el ion trihidrógeno, conocido como H₃⁺, formado por tres núcleos de hidrógeno que comparten dos electrones. Esta estructura interviene en numerosas reacciones químicas del medio interestelar y facilita la formación de moléculas cada vez más complejas, incluidas aquellas relacionadas con los ingredientes necesarios para la vida. Sin embargo, presenta una particularidad: sus tres núcleos forman un triángulo equilátero, una configuración tan simétrica que carece de un momento dipolar eléctrico permanente.
En condiciones habituales, esa simetría impide que la molécula emita radiación mediante las transiciones rotacionales que utilizan los astrónomos para identificar muchas otras sustancias. No obstante, en 1986, los investigadores Fu-Shih Pan y Takeshi Oka calcularon que las fuerzas centrífugas podían deformar ligeramente la molécula mientras giraba, permitiendo una emisión extraordinariamente débil. El fenómeno recibió la denominación de transición rotacional «prohibida», aunque no contradice las leyes de la física.
Durante 40 años, aquella predicción permaneció sin confirmación. La molécula H₃⁺ ya había sido identificada mediante otros tipos de emisión y absorción, pero su espectro rotacional puro continuaba siendo un misterio. Según el estudio original de Neufeld y sus colaboradores, la sensibilidad del instrumento MIRI del James Webb permitió finalmente distinguir estas señales en el infrarrojo medio.
El James Webb encontró 26 señales donde las estrellas recién nacidas sacuden el espacio
El descubrimiento se produjo al analizar el objeto Herbig-Haro 168 (HH 168), dentro de la región de formación estelar Cepheus A West. Estos objetos aparecen cuando las estrellas jóvenes expulsan poderosos chorros de materia que chocan contra el gas circundante, generando ondas de choque capaces de elevar su temperatura a miles de grados. En ese escenario extremo, el James Webb encontró las 26 líneas espectrales del H₃⁺, todas ellas detectadas con una significación estadística superior a cinco sigma.
La sorpresa no terminó con la identificación. La distribución de la emisión coincidía con la del hidrógeno molecular caliente, lo que indica que ambas sustancias estaban vinculadas a las mismas ondas de choque. Los investigadores estimaron que el gas responsable podía superar los 2.000 kelvin, mientras que algunos modelos teóricos subestimaron la intensidad del H₃⁺ por factores de cinco o seis. Esto sugiere que todavía faltan detalles importantes para comprender cómo se excita esta molécula en esas condiciones.
El equipo también revisó observaciones anteriores de HH 211, otra región donde una estrella recién nacida expulsa material a grandes velocidades, y encontró las mismas señales. Esta segunda detección refuerza el resultado y demuestra que el fenómeno no se limita a un único objeto astronómico. Como explica la investigación científica, las líneas rotacionales del H₃⁺ podrían convertirse en una herramienta para investigar la ionización y las condiciones físicas del gas sometido a ondas de choque.
Lo verdaderamente extraordinario es que el James Webb no descubrió una molécula nueva, sino una forma completamente nueva de observar una ya conocida. Cuarenta años después de que la física predijera aquella luz casi imposible de detectar, el universo terminó proporcionando el laboratorio que los científicos necesitaban.
