ALMA confirma que cometas forjan moléculas orgánicas en sus polvorientas atmósferas
7 Agosto, 2014 / Tiempo de lectura: 7 minutes
Un equipo internacional de científicos usó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para obtener increíbles imágenes tridimensionales de las fantasmales atmósferas que rodean los cometas ISON y Lemmon. Estas nuevas observaciones proporcionaron información valiosa sobre cómo y cuándo los cometas forjan nuevos químicos, entre los cuales se encuentran algunos interesantes compuestos orgánicos.
Los cometas contienen algunos de los materiales más antiguos y puros de nuestro Sistema Solar, de ahí que comprender su composición química única sirva para revelar importantes datos sobre el nacimiento de nuestro planeta y los orígenes de los compuestos orgánicos que constituyen los componentes básicos de la vida. Las observaciones en alta resolución hechas con ALMA proporcionaron una fascinante visión en 3D de la distribución de las moléculas en estas dos atmósferas cometarias, o comas.
Fig. 1: Ubicación aproximada del cometa ISON en nuestro Sistema Solar al momento de las observaciones de ALMA. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA/ESA Hubble; M. Cordiner, NASA, et al.
"Hemos hecho un mapeo realmente único y revolucionario de importantes moléculas que nos ayudarán a comprender la naturaleza de los cometas", celebra el jefe del equipo, Martin Cordiner, un astroquímico de la Catholic University of America que trabaja en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland (EE. UU.).
Este componente tridimensional único de las observaciones de ALMA se elaboró combinando imágenes bidimensionales en alta resolución de los cometas con espectro de alta resolución de tres moléculas orgánicas importantes: ácido cianhídrico (HCN), ácido isocianhídrico (HNC) y formaldehído (H2CO). Estos espectros, que se observaron en cada punto o pixel de las imágenes, permitieron no solo identificar las moléculas sino también medir su velocidad y, de esa forma, producir las imágenes tridimensionales en las que se aprecian la profundidad de las atmósferas cometarias.
Fig. 2: Ubicación aproximada del cometa Lemmon en nuestro Sistema Solar al momento de las observaciones de ALMA. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); Gerald Rhemann; M. Cordiner, NASA, et al.
Los nuevos resultados revelaron que el gas de HCN fluye en dirección opuesta al núcleo en todas las direcciones y de manera bastante pareja, mientras que el HNC está concentrado en cúmulos y chorros. La increíble capacidad de resolución de ALMA podría ayudar a mostrar con claridad los desplazamientos de estos cúmulos hacia distintas zonas de las atmósferas cometarias día tras día o incluso a cada hora. Estos patrones característicos confirman que las moléculas de HNC y H2CO se forman dentro de las comas y aportan nuevas pruebas de que el HNC podría surgir a raíz de la descomposición de moléculas complejas o polvo orgánico.
"Es importante comprender el comportamiento del polvo orgánico, puesto que estos materiales son más resistentes a la destrucción durante la entrada a la atmósfera, y algunos podrían haber llegado intactos a la Tierra y haber contribuido al surgimiento de la vida en los albores del planeta”, explica Michael Mumma, director del Goddard Center for Astrobiology y coautor del estudio. "Estas observaciones abren una nueva ventana sobre este componente poco conocido de la composición orgánica de los cometas", señala.
"ALMA no solo nos ayuda a identificar moléculas específicas en la coma, sino que además nos permite mapear su ubicación con gran detalle", afirma Anthony Remijan, astrónomo del Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO) de EE. UU. en Charlottesville (Virginia) y coautor del estudio.
Fig. 3 (izquierda): Emisión de las moléculas orgánicas en la atmósfera del cometa ISON observadas por ALMA. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); M. Cordiner, NASA, et al. Fig. 4 (derecha): Emisión de las moléculas orgánicas en la atmósfera del cometa Lemmon observadas por ALMA. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); M. Cordiner, NASA, et al.
Las observaciones, publicadas en la revista Astrophysical Journal Letters, también destacan debido a que los cometas de tamaño modesto como Lemmon e ISON contienen concentraciones relativamente bajas de estas moléculas cruciales, con lo cual son difíciles de estudiar en profundidad con telescopios terrestres. Los pocos estudios exhaustivos de este tipo que se han realizad a la fecha han sido sobre cometas extremadamente brillantes como el Hale-Bopp, y con esta observación se han extendido los resultados a los cometas de brillo moderado.
El cometa ISON (conocido oficialmente como C/2012 S1) fue observado con ALMA entre el 15 y el 17 de noviembre de 2013, cuando se encontraba solo a unos 75 millones de kilómetros del Sol (cerca de la mitad de la distancia que hay entre la Tierra y el Sol). El cometa Lemmon (conocido oficialmente como C/2012 F6) fue observado entre el 1 y el 2 de junio de 2014, mientras estaba a 224 millones de kilómetros del Sol (cerca de 1,5 veces la distancia que hay entre la Tierra y el Sol).
Fig. 5: Visualización con ALMA de la distribución tridimensional de la molécula orgánica de HCN en la atmósfera del cometa Lemmon. Créditos: Brian Kent (NRAO/AUI/NSF)
"La alta sensibilidad alcanzada en estos estudios allana el camino para observar quizás cientos de los cometas más tenues y distantes, o incluso más", prevé Stefanie Milam, del Goddard Center for Astrobiology, otra coautora del estudio. "Los hallazgos indican que también debería ser posible mapear moléculas más complejas hasta ahora no detectadas en los cometas", agrega.
Esta investigación fue financiada por el Instituto de Astrobiología de la NASA a través del Goddard Center for Astrobiology y por los programas Planetary Atmospheres y Planetary Astronomy de la NASA.
Información adicional
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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