Descubren sorprendente composición química en anillos moleculares alrededor de joven estrella
23 Septiembre, 2015 / Tiempo de lectura: 5 minutes
Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos descubrió dos espectaculares anillos de moléculas alrededor de la joven estrella IM Lup, que se asemeja a nuestro Sol. Estos anillos están compuestos por uno de los iones pesados (moléculas cargadas) más comunes del Universo, DCO+ (deuterio, carbono y oxígeno). En esta molécula, el deuterio reemplaza el átomo de hidrógeno de la molécula HCO+ mediante un proceso conocido como intercambio hidrógeno-deuterio.
Este fenómeno químico revela nuevas luces sobre las condiciones del disco protoplanetario que rodea esta joven estrella. “Con ALMA podemos estudiar directamente la composición química de discos donde se están formando planetas en este momento”, afirma Karin Öberg, astrónoma del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics de Cambridge (Massachusetts) y autora principal de un artículo sobre este hallazgo publicado en el Astrophysical Journal. “Las moléculas formaron dos espectaculares anillos. El anillo interno, esperábamos verlo, pero el descubrimiento del anillo externo fue una sorpresa total, y echa nuevas luces sobre los confines de los discos protoplanetarios”.
Según los astrónomos, la presencia de un anillo de DCO+ más cerca de la estrella se debe a una combinación específica de bajas temperaturas y abundante gas de monóxido de carbono (CO), esencial para la formación de DCO+. Cerca de la estrella el entorno es demasiado caliente para la formación de DCO+, mientras que en las zonas más alejadas, el CO se congela por completo y forma una capa de hielo sobre los granos de polvo y los planetesimales.
Imagen obtenida con ALMA de los dos anillos de DCO+ que circundan la estrella IM Lup. Los anillos revelan detalles sobre las condiciones de este joven disco protoplanetario. La existencia del anillo externo fue una sorpresa, y arroja nuevas luces sobre la formación de moléculas pesadas (las que contienen deuterio) en este sistema y otros similares. Créditos: K. Oberg, CfA; ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
La presencia del anillo externo indica que las condiciones del entorno no solo se vuelven más frías y oscuras al alejarse de la estrella, como era de esperar, sino que además se llega a un punto donde la densidad del disco es tan baja que parte de la luz de la estrella anfitriona puede penetrar hasta el plano medio del disco. Este fenómeno repone el gas de CO y reactiva la producción de DCO+. Así, las pesadas moléculas que contienen deuterio pueden formarse en más lugares alrededor de las jóvenes estrellas de lo que se creía hasta ahora.
Esto significa que estas moléculas pueden enseñarnos más sobre la historia de nuestro Sistema Solar y otros sistemas planetarios en curso de formación. “Las moléculas pesadas son, de hecho, mensajeros interestelares que nos traen información sobre cómo y cuándo se forman distintos tipos de molécula”, señala Öberg. “Por ejemplo, considerando el exceso de agua pesada contenida en los océanos de la Tierra, sabemos que la mayor parte del agua de nuestro planeta proviene de la nebulosa presolar, es decir, ¡es más antigua que el Sol!”.
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
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