El James Webb descubre enanas marrones de solo dos masas de Júpiter y empuja al límite la formación estelar
Una de las mayores imágenes obtenidas hasta ahora por el telescopio James Webb permite adentrarse en IC 348, una región de formación estelar situada a unos 1000 años luz en Perseo. Entre sus estrellas recién nacidas, discos y chorros de material, los astrónomos han identificado enanas marrones con apenas dos veces la masa de Júpiter, un resultado que lleva estos objetos hasta un territorio inesperadamente próximo al de los planetas gigantes.
En IC 348, las estrellas todavía están aprendiendo a ser estrellas. Nubes frías de gas molecular se contraen bajo su propia gravedad, algunas regiones comienzan a brillar y otras permanecen ocultas entre polvo y filamentos. El James Webb ha abierto ahora una ventana especialmente profunda a ese vivero cósmico y ha encontrado allí objetos tan ligeros que obligan a empujar hacia abajo la frontera conocida de la formación estelar. Las enanas marrones más pequeñas identificadas alcanzan apenas dos masas de Júpiter.
La región se encuentra a unos 1000 años luz de la Tierra, en la constelación de Perseo. La nueva panorámica obtenida con NIRCam, la cámara de infrarrojo cercano del observatorio, figura entre las imágenes de mayor tamaño publicadas hasta ahora por el telescopio espacial. En ella aparecen estrellas jóvenes, protostrellas todavía envueltas en su material natal, estructuras esculpidas en el gas y una extensa población de pequeños objetos subestelares.
Hasta dos veces la masa de Júpiter
Las enanas marrones ocupan uno de los territorios más interesantes de la astrofísica estelar. Se forman mediante el colapso de nubes moleculares, siguiendo un proceso semejante al de las estrellas, pero acumulan una masa demasiado pequeña para mantener la fusión estable de hidrógeno en sus núcleos.
Las estrellas menos masivas se sitúan aproximadamente alrededor del 8 % de la masa del Sol. Por debajo aparece el dominio de las enanas marrones, muchas de las cuales pueden fusionar deuterio durante una etapa temprana de su evolución aunque carezcan de masa suficiente para iniciar la combustión sostenida del hidrógeno que caracteriza a una estrella.
Una de las grandes preguntas consiste en determinar hasta dónde puede descender la masa de un objeto formado mediante este mecanismo. IC 348 ofrece un laboratorio especialmente adecuado porque alberga una población muy joven, donde las enanas marrones todavía conservan parte del calor generado durante su formación y resultan más accesibles a las observaciones infrarrojas.
El equipo ya había utilizado el Webb para estudiar esta región en 2022 y había encontrado ejemplares de apenas tres o cuatro masas de Júpiter. Las nuevas observaciones han llevado el límite todavía más abajo.
NIRCam volvió a observar IC 348 en 2024 para seleccionar candidatos a partir de su brillo y sus colores. En 2025, NIRSpec, el espectrógrafo de infrarrojo cercano del telescopio, permitió analizar sus espectros y estudiar sus propiedades físicas con mayor detalle. La combinación de ambos instrumentos ha revelado enanas marrones con solo dos veces la masa de Júpiter, equivalentes aproximadamente al 0,19 % de la masa solar. Son las menos masivas conocidas hasta ahora.
El resultado plantea una cuestión importante para los modelos de formación estelar. Un objeto de apenas unas masas jovianas ha conseguido originarse mediante un proceso asociado al nacimiento de estrellas, lo que reduce considerablemente la escala de masas en la que el colapso de una nube puede producir un cuerpo independiente.
Un objeto con masa planetaria y un posible disco a su alrededor
La masa de estas enanas marrones se aproxima tanto a la de los planetas gigantes que la frontera entre ambas categorías resulta especialmente interesante desde el punto de vista físico. La diferencia fundamental reside en su origen. Un planeta se forma habitualmente dentro del disco que rodea a una estrella o a otro objeto central, mientras que una enana marrón nace directamente del colapso gravitatorio de una nube, como una estrella extremadamente pequeña.
Entre los nuevos objetos aparece además una sorpresa. Una de las enanas marrones menos masivas muestra indicios de poseer un disco, una estructura de gas y polvo a partir de la cual podrían llegar a formarse cuerpos todavía menores. El escenario resulta extraordinario: un objeto con una masa comparable a la de un planeta gigante podría albergar a su alrededor material capaz de producir su propio sistema.
Los espectros aportaron otra peculiaridad. El equipo detectó una señal atribuida a hidrocarburos, moléculas formadas por carbono e hidrógeno. Esta característica espectral se ha encontrado únicamente entre las enanas marrones de menor masa estudiadas hasta ahora, una circunstancia que lleva a plantear la posibilidad de que estos objetos extremos pertenezcan a una clase espectral diferenciada
Un vivero estelar lleno de chorros y objetos Herbig-Haro
Las enanas marrones constituyen el principal objetivo científico de estas observaciones, aunque la imagen de IC 348 contiene muchos otros procesos ligados al nacimiento de estrellas.
En la parte superior derecha de la panorámica aparece una colección de protostrellas, objetos todavía en crecimiento que acumulan material de su entorno. Algunas expulsan chorros estrechos de gas a gran velocidad. Cuando esos flujos impactan contra el material circundante generan regiones brillantes conocidas como objetos Herbig-Haro, auténticas ondas de choque producidas por estrellas que todavía se encuentran en sus primeras etapas de evolución.
Entre ellas se encuentra HH 797, una estructura alargada que las observaciones anteriores del Webb permitieron resolver en dos protostrellas con flujos casi paralelos. Muy cerca aparece HH 211, con chorros estrechos y una estructura más amplia de material expulsado.
La escena incluye además una nebulosa de reflexión, formada por polvo interestelar que dispersa la luz de las estrellas jóvenes del cúmulo. Parte de ese material contiene hidrocarburos aromáticos policíclicos, moléculas ricas en carbono que dejan señales características en el infrarrojo.
La profundidad de la observación permite incluso ver galaxias de fondo situadas miles de veces más lejos que IC 348. Algunas aparecen como pequeñas manchas de color detrás de las nubes del cúmulo y otras muestran estructuras espirales claramente reconocibles. En una de las regiones estudiadas, la alineación entre dos galaxias produce incluso un pequeño fenómeno de lente gravitatoria, donde la masa del objeto situado en primer plano curva la luz procedente del que se encuentra detrás.
La frontera inferior de la formación estelar
El objetivo de estas observaciones forma parte del programa 4866 del James Webb, dirigido por Kevin Luhman y Catarina Alves de Oliveira. El proyecto intenta determinar qué objetos de menor masa puede producir el mismo mecanismo que origina las estrellas, comparar estas poblaciones entre diferentes regiones de formación y estudiar la misteriosa señal de hidrocarburos encontrada en las enanas marrones más ligeras.
Encontrar cuerpos de solo dos masas de Júpiter obliga a extender ese problema hacia un régimen que hasta hace pocos años parecía reservado casi exclusivamente a los planetas. La masa, por sí sola, empieza a resultar insuficiente para contar la historia completa. Dos objetos con tamaños semejantes pueden haber nacido mediante procesos profundamente diferentes.
IC 348 conserva esa historia escrita entre sus nubes. Allí, el mismo material interestelar puede terminar convertido en una estrella masiva, una pequeña estrella roja o una enana marrón con apenas unas veces la masa de Júpiter. El James Webb acaba de acercarse más que nunca al extremo inferior de ese proceso y, cuanto más baja la masa, más difícil resulta saber dónde termina realmente la capacidad de una nube para fabricar algo parecido a una estrella.
