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sábado, diciembre 10, 2022
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Los astrónomos descubren la molécula más grande hasta ahora en un disco de formación de planetas

Usando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, los investigadores 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, esta es la molécula más grande identificada en un disco de este tipo hasta la fecha. También es un precursor de moléculas orgánicas más grandes que pueden dar lugar a la aparición de la vida.

Esta imagen compuesta presenta una impresión artística del disco de formación de planetas alrededor de la estrella IRS 48, también conocida como Oph-IRS 48. El disco contiene una región en forma de anacardo en su parte sur, que atrapa granos de polvo de tamaño milimétrico que pueden juntarse y convertirse en objetos del tamaño de un kilómetro como cometas, asteroides y potencialmente incluso planetas. Observaciones recientes con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) detectaron varias moléculas orgánicas complejas en esta región, incluido el dimetil éter, la molécula más grande encontrada en un disco de formación de planetas hasta la fecha. La emisión que señala la presencia de esta molécula (observaciones reales mostradas en azul) es claramente más fuerte en la trampa de polvo del disco. En este compuesto también se muestra un modelo de la molécula. Crédito: ESO/L. Calçada, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Pohl, van der Marel y col., Brunken y col.

«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 maestría en el Observatorio de Leiden, parte de la Universidad de Leiden, y autora principal del estudio publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.
El dimetil éter es una molécula orgánica que se ve comúnmente en las nubes de formación de estrellas, pero nunca antes se había encontrado en un disco de formación de planetas. Los investigadores también hicieron una detección tentativa de formiato de metilo, una molécula compleja similar al éter dimetílico que también es un componente básico para moléculas orgánicas aún más grandes.
«Es realmente emocionante detectar finalmente estas moléculas más grandes en discos. Durante un tiempo pensamos que tal vez no sería posible observarlas», dice la coautora Alice Booth, también investigadora del Observatorio de Leiden.
Las moléculas se encontraron en el disco de formación de planetas 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 una gran cantidad de granos de polvo de tamaño milimétrico que pueden juntarse y convertirse en objetos de tamaño kilométrico como cometas, asteroides y potencialmente incluso planetas.

La representación de este artista muestra el disco de formación de planetas alrededor de la estrella IRS 48, también conocida como Oph-IRS 48. Este disco incluye una región en su parte sur que atrapa granos de polvo de tamaño milimétrico que pueden juntarse y convertirse en objetos de tamaño kilométrico. como cometas, asteroides y potencialmente incluso planetas. Esta «trampa de polvo» es también un depósito de hielo, con capas de hielo, ricas en moléculas complejas, reunidas alrededor de los granos de polvo. El calentamiento de la estrella IRS 48 es capaz de sublimar el hielo en gas, liberando las moléculas atrapadas y haciéndolas detectables. La animación al final muestra dos de las moléculas detectadas en el sistema IRS 48: metanol y dimetil éter, siendo esta última las moléculas más grandes identificadas hasta ahora en un disco de formación de planetas. Crédito: ESO/L. Calçada
Se cree que muchas moléculas orgánicas complejas, como el dimetiléter, surgen en las nubes de formación de estrellas, 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, forman una capa de hielo y experimentan reacciones químicas que dan como resultado moléculas más complejas. Los investigadores descubrieron recientemente que la trampa de polvo en el disco IRS 48 también es un depósito de hielo que alberga granos de polvo cubiertos con este hielo rico en moléculas complejas. Fue en esta región del disco donde ALMA detectó signos de la molécula de dimetil éter: a medida que el calor del 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 más grandes están disponibles para alimentar a los planetas en formación en el disco», explica Booth. «Esto no se sabía antes, ya que en la mayoría de los sistemas estas moléculas están escondidas en el hielo».
El descubrimiento del dimetil éter sugiere que muchas otras moléculas complejas que se detectan comúnmente en las regiones de formación de estrellas también pueden estar al acecho en las estructuras heladas de los discos de formación de planetas. Estas moléculas son los precursores de las moléculas prebióticas, como los aminoácidos y los azúcares, que son algunos de los componentes básicos de la vida.
Al estudiar su formación y evolución, los investigadores pueden obtener una mejor comprensión de cómo las moléculas prebióticas terminan en los planetas, incluido el nuestro. «Estamos increíblemente complacidos de que ahora podamos comenzar a seguir el viaje completo de estas moléculas complejas desde las nubes que forman estrellas, hasta los discos de formación de planetas y los cometas. Con suerte, con más observaciones, podemos acercarnos un paso más a la comprensión del origen. de moléculas prebióticas en nuestro propio Sistema Solar», dice Nienke van der Marel, investigadora del Observatorio de Leiden que también participó en el estudio.

Este video se acerca al sistema Oph-IRS 48, una estrella rodeada por un disco de formación de planetas que contiene una trampa de polvo. Esta trampa permite que las partículas de polvo crezcan y generen cuerpos más grandes. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Nick Risinger (skysurvey.org)/Digitized Sky Survey 2/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard). Música: movetwo
Los estudios futuros de IRS 48 con el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, actualmente en construcción en Chile y listo para comenzar a operar a finales de esta década, permitirán al equipo estudiar la química de las regiones más internas del disco, donde planetas como la Tierra pueden estar formando.

Esta investigación se presentó en el artículo «Una gran trampa de hielo asimétrica en un disco de formación de planetas: III. Primera detección de dimetil éter» que aparece en Astronomía y Astrofísica.

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Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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