Nota de prensa

Astrónomas descubren la molécula más grande hasta ahora en un disco de formación de planetas

8 de Marzo de 2022

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, investigadoras del Observatorio de Leiden, en los Países Bajos, han detectado por primera vez dimetil éter en un disco de formación de planetas. Con nueve átomos, se trata de la molécula más grande identificada en un disco de este tipo hasta la fecha. También es un precursor de moléculas orgánicas de mayor tamaño que pueden conducir a la aparición de vida.

"A partir de estos resultados, podemos aprender más sobre el origen de la vida en nuestro planeta y, por lo tanto, tener una mejor idea del potencial de vida en otros sistemas planetarios. Es muy emocionante ver cómo estos hallazgos encajan en el panorama general", dice Nashanty Brunken, estudiante de máster en el Observatorio de Leiden, que pertenece a la Universidad de Leiden, y autora principal del estudio publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.

El dimetil éter es una molécula orgánica comúnmente vista en nubes de formación estelar, pero nunca antes se había encontrado en un disco de formación de planetas. El equipo también hizo una detección tentativa de formiato de metilo, una molécula compleja similar al dimetil éter que también es una pieza clave en la construcción de moléculas orgánicas aún más grandes.

"Es realmente emocionante detectar por fin estas moléculas de mayor tamaño en los discos. Durante un tiempo pensamos que no iba a ser posible observarlos", afirma la coautora Alice Booth, también investigadora del Observatorio de Leiden.

Las moléculas se encontraron en el disco de formación de planetas que hay alrededor de la joven estrella IRS 48 (también conocida como Oph-IRS 48) con la ayuda de ALMA, un observatorio copropiedad del Observatorio Europeo Austral (ESO). IRS 48, ubicado a 444 años luz de distancia, en la constelación de Ofiuco, ha sido objeto de numerosos estudios porque su disco contiene una "trampa de polvo" asimétrica con forma de anacardo. Esta región, que probablemente se formó como resultado de un planeta recién nacido o una pequeña estrella compañera ubicada entre la estrella y la trampa de polvo, retiene un gran número de granos de polvo de tamaño milimétrico que pueden unirse y convertirse en objetos de tamaño kilómetro como cometas, asteroides y, potencialmente, incluso planetas.

Se cree que muchas moléculas orgánicas complejas, como el dimetil éter, surgen en nubes de formación estelar, incluso antes de que nazcan las estrellas mismas. En estos ambientes fríos, los átomos y las moléculas simples, como el monóxido de carbono, se adhieren a los granos de polvo, formando una capa de hielo y experimentando reacciones químicas que resultan en moléculas más complejas. La comunidad astronómica descubrió recientemente que la trampa de polvo que hay en el disco de IRS 48 también es un depósito de hielo que alberga granos de polvo cubiertos con este hielo rico en moléculas complejas. En esta región del disco es donde ALMA ha detectado signos de la molécula de dimetil éter: a medida que el calentamiento de IRS 48 sublima el hielo en gas, las moléculas atrapadas, heredadas de las nubes frías, se liberan y se vuelven detectables.

"Lo que hace que esto sea aún más emocionante es que ahora sabemos que estas moléculas complejas de mayor tamaño están disponibles para alimentar el proceso de formación de planetas en el disco", explica Booth. "Esto no se sabía antes, ya que en la mayoría de los sistemas estas moléculas están ocultas en el hielo".

El descubrimiento del dimetil éter sugiere que muchas otras moléculas complejas que se detectan comúnmente en regiones de formación estelar también pueden estar al acecho en estructuras heladas presentes en discos de formación de planetas. Estas moléculas son las precursoras de moléculas prebióticas como los aminoácidos y los azúcares, que son algunos de los componentes básicos de la vida.

Estudiando su formación y evolución se puede mejorar nuestra comprensión de cómo las moléculas prebióticas terminan en los planetas, incluido el nuestro. "Estamos muy contentos de poder comenzar a seguir todo el viaje de estas moléculas complejas desde las nubes que forman estrellas hasta los discos de formación de planetas y cometas. Esperemos que, con más observaciones, podamos acercarnos un paso más a la comprensión del origen de las moléculas prebióticas en nuestro propio Sistema Solar" , afirma Nienke van der Marel, investigadora del Observatorio de Leiden que también participó en el estudio.

Los futuros estudios de IRS 48 con el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, actualmente en construcción en Chile, y que comenzará a operar a finales de esta década, permitirán al equipo estudiar la química de las regiones más internas del disco, donde pueden estar formándose planetas como la Tierra.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico "A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk: III. Primera detección de dimetil éter" (doi: 10.1051/0004-6361/202142981) publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

Esta publicación se lanzó en el Día Internacional de la Mujer de 2022 y presenta investigaciones realizadas por seis investigadoras que se identifican como mujeres.

El equipo está compuesto por Nashanty G.C. Brunken (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Países Bajos [Leiden]); Alice S. Booth (Leiden); Margot Leemker (Leiden); Pooneh Nazari (Leiden); Nienke van der Marel (Leiden); Ewine F. van Dishoeck (Observatorio de Leiden, Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemania).

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El conjunto ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST, Ministry of Science and Technology), y por el NINS en cooperación con la Academia Sínica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute). La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, National Astronomical Observatory of Japan) en representación de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso2205.