Un equipo internacional de investigadores, liderado por astrónomos de la Universidad holandesa de Leiden y utilizando el Telescopio Espacial James Webb, ha conseguido observar, en el corazón más profundo de una oscura y densa nube interestelar, el hielo más frío hallado hasta la fecha.
Sus moléculas, a menos 263 centigrados grados, están apenas 10 grados por encima del cero absoluto, que con sus menos 273.15 grados es la menor temperatura posible en la naturaleza. Estos hielos, hechos de distintos materiales, resultan esenciales a la hora de ‘construir’ planetas habitables.
Moléculas heladas similares, de hecho, hicieron posible que surja el vacío en la Tierra. Según las teorías actuales, además de los impactos de cometas y asteroides ricos en materiales helados, nuestro planeta probablemente recibió también los componentes necesarios para la vida de los hielos de la inmensa nube molecular interestelar de la que, hace unos 5.000 millones de años, surgieron el Sol, la Tierra y el resto de los mundos de nuestro sistema.
En este nuevo estudio, que se ha dado a conocer en ‘Nature Astronomy’, los investigadores utilizaron el Telescopio Espacial James Webb para estudiar la constelación del Camaleón, a una distancia de 500 años y una de las regiones de formación de estrellas mas circulares de la Terra. “Sin el Webb-dice Klaus Pontoppidan, coautor de la investigación, sencillamente no habríamos podido observar estos hielos”. La región está poblada por docenas de ‘bolsas’ repletas de estrellas jóvenes o recién nacidas. A su alrededor, nubes moleculares tan densas y oscuras que la luz de fondo de las estrellas cercanas no consigue penetrarlas. Los astrónomos, de hecho, pensaron durante mucho tiempo que se utilizaron de ‘agujeros’ en el cielo, zonas vacías en la que no brillaban estrellas. Una de esas nubes oscuras, Camaleón I, fue precisamente el objeto de este estudio.
“Esta es la primera vez que se ha podido estudiar la composición de los hielos pre-estrellas alrededor del centro de una nube molecular -afirma Melissa McClure, astrónoma del Observatorio de Leiden y autora principal del artículo-. Además de hielos simples como agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, amoníaco y metano, pudimos identificar varios otros compuestos, incluido el metanol de hielo orgánico, más complejo”.
Dentro de muchos millones de años, cuando esa nube molecular colapsa y dé lugar a nuevas estrellas y planetas, esos materiales necesarios para la vida ya estarán incorporados a ellos.
Para observar las opacas profundas de la nube Camaleón I, los investigadores la ‘iluminaron’ en longitudes de onda infrarrojas con la outfit luz de dos estrellas de fondo, NIR38 y J110621. Después, estudiamos las ‘huellas dactilares’ de los diferentes elementos que parecían en los datos de los dos espectrográficos de alta precisión del Webb (los instrumentos NIRSpec y MIRI). Y así lograron identificar, uno por uno, los tipos de moléculas presentes en Camaleón I.
moléculas completas
McLure ha sido equipado para detectar de esta forma varios de los compuestos necesarios para la vida: agua, dióxido y monóxido de carbono, metano y amoniaco. Las observaciones también revelaron signos de hielo de sulfuro de carbonilo, lo que mostró las primeras mediciones de cuánto azufre, otro de los elementos necesarios para la vida en la Tierra, está presente en las nubes moleculares. Asimismo, los investigadores también detectaron la molécula orgánica más simple, el metanol, que se crea que es un indicador inequívoco de los primeros procesos químicos que ocurren en las primeras etapas de la formación de estrellas y planetas.
La presencia de metanol, explicó Will Rocha, otro de los miembros del equipo, sugiere que las estrellas y los planetas que eventualmente se formarán en esta nube “heredarán moléculas en un estado químico avanzado. Esto podría significar que la presencia de moléculas prebióticas en los sistemas planetarios es un resultado común de la formación de estrellas, en lugar de una característica única de nuestro propio Sistema Solar”.
polvo y hielo
Las nubes moleculares como Camaleón I comienzan como regiones de polvo y gas muy disperso, que van compactando poco a poco por la acción de la gravedad. Y el hielo, que contiene importantes moléculas necesarias para la vida, se forma, precisamente, en la superficie de esos granos de polvo.
También, cuando las estrellas llegan a formarse y aumentan las temperaturas, la naturaleza volátil de estos hielos porque se ha convertido en gases, donde los permisos se han convertido en los núcleos calientes de las estrellas y, finalmente, en las atmósferas planetarias. Por lo tanto, detectar estos hielos prístinos dentro de Camaleón I permite a los astronomos rastrear el viaje de esos compuestos esenciales desde que residen en granos de polvo hasta que se incrustan en núcleos y atmósferas de futuras estrellas y exoplanetas.
Gracias a los datos de Webb ahora los astrónomos ya saben, por ejemplo, que muchos de los elementos descubiertos en Camaleón son menos abundantes de lo esperado, dada la gran densidad de la nube. Por ejemplo, los investigadores detectaron solo el 1% del azufre esperado, el 19% del oxígeno y el carbono previstos y apenas el 13% del nitrógeno total que pronosticaron además de cálculos. La mejor explicación, explicación del estudio, es que este elemento ha podido quedar atrapado en otros hielos que no aparecen en las longitudes de onda observadas por el equipo en esta investigación.
En los próximos meses, el equipo planea usar los datos del Webb para calcular el tamaño de los granos de polvo y las formas de los hielos. “Estas observaciones -concluye McClure- abren una nueva ventana sobria las vías de formación de las moléculas simples y complejas que se necesitan para fabricar los componentes básicos de la vida”.
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