Astrónomas identifican la molécula más grande hasta ahora en un disco de formación planetaria

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, investigadoras del Observatorio de Leiden, en los Países Bajos, han detectado por primera vez éter dimetílico en un disco de formación de planetas. Con nueve átomos, se trata de la molécula más grande identificada en un disco de este tipo hasta la fecha. También es una precursora de moléculas orgánicas de mayor tamaño que pueden conducir a la aparición de vida.

Éter dimetílico detectado en el disco alrededor de la estrella IRS 48. Crédito: ESO/L. Calçada, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Pohl, van der Marel et al., Brunken et al.

«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», dijo Nashanty Brunken, estudiante de máster en el Observatorio de Leiden y autora principal del estudio publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.

El éter dimetílico es una molécula orgánica comúnmente vista en nubes de formación estelar, pero nunca antes se había encontrado en un disco de formación de planetas. El equipo también hizo una detección tentativa de formiato de metilo, una molécula compleja similar al éter dimetílico que también es una pieza clave en la construcción de moléculas orgánicas aún más grandes.

Imagen que muestra la trampa de polvo en el disco que rodea el sistema Oph-IRS 48. El área verde es donde se acumulan las partículas más grandes. El tamaño de la órbita de Neptuno se muestra en la esquina superior izquierda para mostrar la escala. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Nienke van der Marel.

«Es realmente emocionante detectar por fin estas moléculas de mayor tamaño en los discos. Durante un tiempo pensamos que no iba a ser posible observarlos», afirmó la coautora Alice Booth, también investigadora del Observatorio de Leiden.

Las moléculas se encontraron en el disco de formación de planetas que hay 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, ubicada 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 un gran número de granos de polvo de tamaño milimétrico que pueden unirse y convertirse en objetos de tamaño kilométrico como cometas, asteroides y, potencialmente, incluso planetas.

Se cree que muchas moléculas orgánicas complejas —como el éter dimetílico— surgen en nubes de formación estelar, 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, formando una capa de hielo y experimentando reacciones químicas que resultan en moléculas más complejas.

La comunidad astronómica descubrió recientemente que la trampa de polvo que hay en el disco de IRS 48 también es un depósito de hielo que alberga granos de polvo cubiertos con este hielo rico en moléculas complejas. En esta región del disco es donde ALMA ha detectado signos de la molécula de éter dimetílico —a medida que el calentamiento de 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 de mayor tamaño están disponibles para alimentar el proceso de formación de planetas en el disco», explicó Booth. «Esto no se sabía antes, ya que en la mayoría de los sistemas estas moléculas están ocultas en el hielo».

El descubrimiento de éter dimetílico sugiere que muchas otras moléculas complejas que se detectan comúnmente en regiones de formación estelar también pueden estar al acecho en estructuras heladas presentes en discos de formación de planetas. Estas moléculas son las precursoras de moléculas prebióticas como los aminoácidos y los azúcares, que son algunos de los componentes básicos de la vida.

Observaciones recientes detectaron varias moléculas orgánicas complejas en esta región, incluyendo formaldehído (H2CO; naranja), metanol (CH3OH; verde) y éter dimetílico (CH3OCH3; azul), siendo esta última la molécula más grande encontrada en un disco de formación planetaria hasta la fecha. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Pohl, van der Marel et al., Brunken et al.

Estudiando su formación y evolución se puede mejorar nuestra comprensión de cómo las moléculas prebióticas terminan en los planetas, incluido el nuestro.

«Estamos muy contentas de poder comenzar a seguir todo el viaje de estas moléculas complejas desde las nubes que forman estrellas hasta los discos de formación de planetas y cometas. Esperemos que, con más observaciones, podamos acercarnos un paso más a la comprensión del origen de las moléculas prebióticas en nuestro propio sistema solar», concluyó Nienke van der Marel, investigadora del Observatorio de Leiden que también participó en el estudio.

Los futuros estudios de IRS 48 con el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO —actualmente en construcción en Chile, y que comenzará a operar a finales de esta década— permitirán al equipo estudiar la química de las regiones más internas del disco, donde pueden estar formándose planetas como la Tierra.

Fuente: ESO. Edición: MP.