Ingredientes clave para mundos habitables en estrellas en fase inicial

Ingredientes clave para crear mundos potencialmente habitables han sido detectadas por el telescopio espacial James Webb en protoestrellas en etapa inicial donde aún no se han formado planetas.

Se trata de una variedad de moléculas, que van desde moléculas relativamente simples como el metano hasta compuestos complejos como el ácido acético y el etanol.

La presencia de moléculas orgánicas complejas (COM por sus siglas en inglés) en la fase sólida de las protoestrellas se predijo por primera vez hace décadas a partir de experimentos de laboratorio, y otros telescopios espaciales han realizado detecciones provisionales de estas moléculas. Esto incluye el programa Early Release Science Ice Age de Webb, que descubrió diversos hielos en las regiones más oscuras y frías de una nube molecular medida hasta la fecha.

Ahora, con la resolución espectral y la sensibilidad sin precedentes del instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb, como parte del programa JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars), se ha identificado individualmente y se ha confirmado que estas COM están presentes en los hielos interestelares. Esto incluye la detección sólida de acetaldehído, etanol (lo que llamamos alcohol), formiato de metilo y probablemente ácido acético (el ácido del vinagre), en la fase sólida.

"Este hallazgo contribuye a una de las viejas preguntas en astroquímica", dijo en un comunicado el líder del equipo Will Rocha de la Universidad de Leiden en Países Bajos. "¿Cuál es el origen de las COM en el espacio? ¿Se elaboran en fase gaseosa o en hielos? La detección de COM en el hielo sugiere que las reacciones químicas en fase sólida en las superficies de los granos de polvo fríos pueden generar tipos complejos de moléculas".

Como varios COM, incluidos los detectados en la fase sólida en esta investigación, se detectaron anteriormente en la fase gaseosa caliente, ahora se cree que se originan a partir de la sublimación del hielo. La sublimación consiste en pasar directamente de sólido a gas sin convertirse en líquido. Por lo tanto, la detección de COM en el hielo hace que los astrónomos tengan esperanzas de desarrollar una mejor comprensión de los orígenes de otras moléculas aún más grandes en el espacio.

Los científicos también están interesados en explorar en qué medida estos COM son transportados a planetas en etapas mucho más tardías de la evolución de la protoestrella. Los COM en los hielos se transportan de manera más eficiente a los discos de formación de planetas que el gas de las nubes. Por lo tanto, estos COM helados pueden ser heredados por cometas y asteroides que, a su vez, pueden colisionar con planetas en formación. En ese escenario, se pueden entregar COM a esos planetas, proporcionando potencialmente los ingredientes para que florezca la vida.

El equipo científico también detectó moléculas más simples, como metano, ácido fórmico (que hace que la picadura de las hormigas sea dolorosa), dióxido de azufre y formaldehído. El dióxido de azufre en particular permite al equipo investigar el presupuesto de azufre disponible en las protoestrellas. Además, tiene interés prebiótico porque las investigaciones existentes sugieren que los compuestos que contienen azufre desempeñaron un papel importante en el impulso de reacciones metabólicas en la Tierra primitiva.

También se detectaron iones negativos; 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 investigación.

De particular interés es que una de las fuentes investigadas, IRAS 2A, se caracteriza por ser una protoestrella de baja masa. Por tanto, IRAS 2A puede tener similitudes con las etapas primordiales de nuestro propio Sistema Solar. Si ese es el caso, las especies químicas identificadas en esta fuente probablemente estuvieron presentes en las primeras etapas de desarrollo de nuestro Sistema Solar y luego fueron entregadas a la Tierra primitiva.

"Todas estas moléculas pueden convertirse en parte de cometas y asteroides y, eventualmente, de nuevos sistemas planetarios cuando el material helado se transporta hacia el interior de los discos de formación de planetas a medida que evoluciona el sistema protoestelar", dijo van Dishoeck. "Esperamos seguir este rastro astroquímico paso a paso con más datos de Webb en los próximos años".