¡A brindar! Webb descubre etanol y otros ingredientes clave para crear mundos habitables

Gracias al telescopio espacial James Webb, un equipo internacional de astrónomos ha hecho un descubrimiento notable: una amplia gama de moléculas presentes en protoestrellas, las cuales representan ingredientes cruciales para la formación de mundos que podrían ser habitables en algún momento.

Esta imagen fue capturada por el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del telescopio James Webb en una región paralela a la protoestrella masiva conocida como IRAS23385. Crédito: ESA/Webb, NASA, CSA, W. Rocha et al. (Leiden University).

La presencia de moléculas orgánicas complejas (COMs, por sus siglas en inglés) en fase sólida en protoestrellas fue predicha por primera vez hace décadas a partir de experimentos de laboratorio, y detecciones tentativas de estas moléculas han sido realizadas por otros telescopios espaciales.

Ahora, con la resolución espectral y sensibilidad sin precedentes del Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del Webb, como parte del programa JOYS+ (Observaciones de Protoestrellas Jóvenes del James Webb), estas COMs han sido identificadas individualmente y confirmadas como presentes en los hielos interestelares. Esto incluye la detección sólida de acetaldehído, etanol (alcohol), formato de metilo y probablemente ácido acético (el ácido en el vinagre).

«Este hallazgo contribuye a una de las preguntas de larga data en astroquímica», dijo el líder del equipo, Will Rocha, de la Universidad de Leiden en los Países Bajos. «¿Cuál es el origen de las COMs en el espacio? ¿Se producen en fase gaseosa o en hielos? La detección de COMs en hielos sugiere que las reacciones químicas en fase sólida en las superficies de los granos de polvo frío pueden construir tipos de moléculas complejas».

Dado que varias de estas moléculas complejas —incluidas las detectadas en fase sólida en esta investigación— fueron previamente detectadas en la fase gaseosa cálida, ahora se cree que tienen su origen en la sublimación de hielos. La sublimación es el cambio directo de un sólido a un gas sin pasar por el estado líquido. Por lo tanto, la detección de COMs en hielos hace que los astrónomos tengan la esperanza de desarrollar una comprensión mejorada de los orígenes de otras moléculas aún más grandes en el espacio.

Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI).

Harold Linnartz lideró el Laboratorio de Astrofísica en Leiden durante muchos años y coordinó las mediciones de los datos utilizados en este estudio.

«Harold estaba particularmente contento de que en las asignaciones de COMs el trabajo de laboratorio pudiera desempeñar un papel importante, ya que ha sido un largo camino llegar hasta aquí», compartió Ewine van Dishoeck, de la Universidad de Leiden, una de las coordinadoras del programa JOYS+.

Los científicos, asimismo, están ansiosos por explorar en qué medida estas moléculas son transportadas a planetas en etapas mucho más avanzadas en la evolución de la protoestrella. Las COMs en hielos se transportan de manera más eficiente a los discos de formación de planetas que el gas de las nubes. Por lo tanto, estas COMs heladas pueden ser heredadas por cometas y asteroides que a su vez pueden colisionar con planetas en formación. En ese escenario, tales moléculas pueden ser entregadas a esos planetas, potencialmente proporcionando los ingredientes para que la vida florezca.

El equipo científico también detectó moléculas más simples, incluyendo metano, ácido fórmico, dióxido de azufre y formaldehído. El dióxido de azufre en particular permite al equipo investigar el presupuesto de azufre disponible en las protoestrellas. Además, es de interés prebiótico porque investigaciones existentes sugieren que los compuestos que contienen azufre jugaron un papel importante en impulsar reacciones metabólicas en la Tierra primitiva.

También se detectaron iones negativos; estos forman parte de sales que son cruciales para desarrollar una mayor complejidad química a temperaturas más altas. Esto indica que los hielos pueden ser mucho más complejos y requerir más investigaciones.

Un preludio de nuestro sistema solar

De particular interés es que una de las fuentes investigadas, IRAS 2A, se caracteriza como una protoestrella de baja masa. Por lo tanto, es posible que IRAS 2A tenga similitudes con las etapas primordiales de nuestro propio sistema solar. Si ese es el caso, las especies químicas identificadas en esta protoestrella pueden haber estado presentes en las primeras etapas de desarrollo de nuestro sistema solar y luego fueron entregadas a la Tierra primitiva.

«Todas estas moléculas pueden formar parte de cometas y asteroides y eventualmente de nuevos sistemas planetarios cuando el material helado es transportado hacia los discos de formación planetaria a medida que el sistema protoestelar evoluciona», explicó van Dishoeck. «Esperamos seguir este rastro astroquímico paso a paso con más datos del Webb en los próximos años».

Otro trabajo reciente realizado por Pooneh Nazari del Observatorio de Leiden también aumenta las esperanzas de los astrónomos de encontrar más complejidad en los hielos, siguiendo las detecciones tentativas de cianuro de metilo y cianuro de etilo a partir de datos NIRSpec del Webb.

«Es impresionante cómo el Webb ahora nos permite investigar más a fondo la química de los hielos hasta el nivel de los cianuros, ingredientes importantes en la química prebiótica», dijo Nazari.

Fuente: Webb. Edición: MP.