Artículos ALMA encuentra moléculas orgánicas fuera del Sistema Solar

B. Saxton (NRAO/AUI/NSF) B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Nuevas estrellas nacen a cada momento en todo el universo. Ellas forman un disco protoplanetario a su alrededor, algunos con los elementos y características necesarias para formar planetas, satélites, cometas, asteroides y otros cuerpos, es decir, un sistema planetario. Un grupo de astrónomos, utilizando 33 antenas del complejo ALMA en el desierto de Atacama, la mitad de su capacidad, han encontrado moléculas orgánicas complejas en torno a una estrella de “apenas” un millón de años.

Junio de 2015

Hasta el momento sólo conocemos vida en el planeta Tierra, y además sabemos que existen moléculas orgánicas y agua en estado sólido y gaseoso en los cometas y asteroides que nacen en el Cinturón de Kuiper, más allá de la órbita de Neptuno. Ahora también encontramos que la química prebiótica es más común de lo que imaginábamos y que los compuestos que son la base de la vida están presentes en sistemas estelares en plena formación y no son únicos de nuestro Sistema Solar.

La estrella MWC 480 posee 1.8 masas solares, se encuentra a unos 455 años luz de distancia, en la incubadora de estrellas Tauro, y tiene alrededor de un millón de años de edad. Cuenta con un disco a su alrededor, en pleno desarrollo, formado a partir de una fría y oscura nebulosa de polvo y gas; aún no se han detectado procesos de formación de planetas, pero sí se encontraron moléculas orgánicas complejas en el sector exterior del disco protoplanetario.

La investigación fue realizada por un equipo de astrónomos de Estados Unidos, Países Bajos y Japón, liderados por la astrónoma Karin Öberg del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, usando una parte de las antenas del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA. Conversamos con Viviana Guzmán, Doctora en Astronomía de La Universidad París VI y Magister en Astronomía en la U de Chile, hoy investigadora del equipo estadounidense del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian que encontró las moléculas prebióticas.

El cianuro de metilo, CH3CN, es una molécula de carbono compleja, al igual que el cianoacetileno, HC3N, y el más simple ácido cianhídrico, HCN. ¿Por qué son importantes estos cianuros? La Doctora Guzmán explica que “las moléculas de cianuro, especialmente el cianuro de metilo (CH3CN), son valiosos por su potencial prebiótico ya que a partir de ellas se pueden formar aminoácidos, gracias a sus enlaces de Carbono y Nitrógeno, que son los bloques de construcción de las proteínas”.

Encontrar moléculas en los alrededores de una estrella a más de 400 años luz de distancia requiere de un instrumento muy preciso. ALMA es el radiotelescopio más sofisticado y potente de su tipo construido a la fecha, capaz de detectar las débiles radiaciones emitidas naturalmente en longitudes de onda milimétricas por moléculas presentes en el espacio. “Detectamos estas moléculas gracias a observaciones muy sensibles y de alta resolución angular que hizo ALMA”, señala la astrónoma, “en estas observaciones no estábamos buscando esta molécula, (CH3CN), específicamente, y fue una gran sorpresa ya que es la primera molécula orgánica compleja detectada en un disco hasta ahora. Esto es importante porque estas moléculas son precursores de compuestos claves para la vida”.

Los cianuros detectados en la joven estrella MWC 480 son mucho más abundantes de lo esperado. Según los investigadores habría cianuro metílico suficiente para llenar todos los océanos de la Tierra. Esto quiere decir que el disco protoplanetario es muy eficiente en la tarea de formar estos cianuros, proceso que logra en un plazo relativamente corto, lo que es fundamental para que las moléculas no se desintegren por las poderosas fuerzas, choques y radiación, que actúan en el sistema estelar en formación.

Los astrónomos han descubierto que la zona exterior del disco protoplanetario de MWC 480 tiene características similares al Cinturón de Kuiper de nuestro Sistema Solar, que es un área poblada de cometas y planetesimales (agregados de materia de los que nacieron los planetas) helados que se encuentra en los confines del Sistema Solar, más allá de Neptuno.

“El material presente en el disco protoplanetario, incluyendo estas moléculas de cianuro forman parte del contenido inicial del cual futuros planetas, cometas y asteroides se formarán. Lo interesante es que encontramos estas moléculas en la parte externa del disco, la parte más lejana de la estrella central, que correspondería a la zona donde está el cinturón de Kuiper en nuestro Sistema Solar. Esta región contiene cometas ricos en hielos que creemos bombardearon la Tierra cuando ésta se estaba formando, entregándole el agua y otras moléculas orgánicas que permitieron el origen de la vida”, relata la Doctora Guzmán.

Con el hallazgo por primera vez de moléculas de cianuro en una estrella en formación, los investigadores comprobaron que la química prebiótica que da origen a estas moléculas orgánicas no es exclusivo del Sistema Solar y que al parecer es más frecuente de lo que se pensaba, considerando que MWC 480 es una estrella muy joven al igual que su disco. Pensemos que el Sol tiene unos 4.650 millones de años, la Tierra unos millones de años menos y que la vida en nuestro planeta comenzó entre los 4.000 y 2.700 millones de años.

“Lo que nuestra investigación nos dice es que en este disco la cantidad de cianuro de metilo, CH3CN, es similar a la cantidad que hay en los cometas en nuestro Sistema Solar. Esto indica que la química en nuestro sistema no es única y que ¡no somos especiales en este Universo! Obviamente necesitamos estudiar más discos protoplanetarios para saber si sólo tuvimos suerte en este estudio o si realmente la mayoría de los sistemas planetarios en nuestra galaxia tienen una química parecida”, comenta la investigadora.

¿Hay agua en MWC 480? “Se la ha encontrado en estado gaseoso en otros discos protoplanetarios, gracias al telescopio espacial Herschel, pero no en MWC480” indica la Doctora Guzmán. “Es difícil detectar agua en discos protoplanetarios ya que las líneas de emisión son débiles, y el vapor de agua de nuestra atmósfera absorbe gran parte de las longitudes de onda infrarrojas, donde están las líneas de emisión del agua. Por esta razón se necesitan telescopios espaciales como Herschel para detectar agua en estos objetos”.

Los estudios de cometas y asteroides demuestran que la nebulosa que dio origen a nuestro Sistema Solar tenía abundante agua y compuestos orgánicos complejos, además del polvo y gas necesarios para moldear planetas y los demás cuerpos que orbitan al Sol, pero todavía quedan interrogantes que contestar.

“El proceso de formación de planetas es una de las grandes preguntas que los astrofísicos intentan responder. Aún no sabemos cómo ocurre este proceso exactamente. Lo que nos sugieren las observaciones es que los planetas se desarrollarán a partir del material que rodea a la estrella recién formada, llamado disco protoplanetario. Este material está constituido por gas y polvo. El proceso para formar planetas rocosos, como la Tierra, y otros cuerpos rocosos, como los cometas, requiere que los granos de polvo crezcan en tamaño. Este es un proceso bastante complicado, que aún no entendemos en su totalidad, y hay astrónomos dedicados a estudiar los mecanismos físicos involucrados”, afirma Guzmán.

¿Estudiarán el disco interno de MWC 480 o buscarán moléculas orgánicas en otros sistemas planetarios?, le preguntamos a la Doctora Guzmán: “Estamos estudiando la química en varios discos en este momento. Hasta ahora la molécula de CH3CN sólo ha sido detectada en MWC 480, pero esperamos que en el futuro la detectemos en otros discos. También pensamos estudiar en más detalle este disco, ya que parece ser muy rico en moléculas nitrogenadas, y esperamos poder detectar otras moléculas orgánicas”.

Ya tenemos pruebas concretas de que las condiciones básicas para que surjan sistemas planetarios parecidos al nuestro están presentes en otros rincones de la Vía Láctea, ya hemos encontrado exoplanetas rocosos parecidos a la Tierra orbitando otras estrellas, y ahora sabemos que la química orgánica necesaria para construir proteínas se puede dar de manera temprana en la formación de una nueva estrella. Con el uso a plena capacidad de los nuevos instrumentos astronómicos para explorar el universo, es probable que en un futuro no muy lejano tengamos noticias sobre formas de vida, como bacterias o extremófilos, habitando algún planeta o satélite de nuestro Sistema Solar, o señales de los elementos que indican que la vida es posible en otro lugar cercano de la galaxia.

Fuentes:

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA: http://www.almaobservatory.org

Harvard Smithsonian Center for Astrophysics: www.cfa.harvard.edu

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