Los astrofísicos identifican “depósitos importantes” de moléculas orgánicas necesarias para formar la base de la vida

Impresión artística del gas y el polvo en el disco protoplanetario que rodea a la joven estrella. El recuadro muestra el gas molecular objetivo de las observaciones de MAPS, que consiste en una “sopa” de moléculas simples y complejas en la vecindad de planetas aún en formación. Crédito: M. Weiss / Centro de Astrofísica / Harvard & Smithsonian

El análisis de las huellas dactilares únicas en la luz emitida por el material que rodea a las estrellas jóvenes reveló “depósitos importantes” de grandes moléculas orgánicas necesarias para formar la base de la vida, dicen los investigadores.

El Dr. John Ilee, investigador de la Universidad de Leeds que dirigió el estudio, dice que los hallazgos sugieren que las condiciones químicas básicas que llevaron a la vida en la Tierra pueden existir más ampliamente en toda la galaxia.

Se han identificado grandes moléculas orgánicas en discos protoplanetarios que rodean estrellas recién formadas. Tal disco alguna vez habría rodeado al joven Sol, formando los planetas que ahora forman nuestro Sistema Solar. La presencia de las moléculas es significativa porque son “trampolines” entre moléculas más simples basadas en carbono, como el monóxido de carbono, que se encuentra abundantemente en el espacio, y moléculas más complejas necesarias para crear y mantener la vida.

Los detalles del estudio se publican hoy (15 de septiembre de 2021) y aparecerán en Serie de suplementos para revistas de astrofísica. Es uno de los 20 artículos que informan de una importante encuesta internacional sobre la química de la formación de planetas.

Cuatro discos protoplanetarios

La Dra. Catherine Walsh, de la Facultad de Física y Astronomía, fue una de las cinco Co-IP que dirigieron la investigación. Llamadas “moléculas con” ALMA al programa Planet -forming Scales (o MAPS), utilizó datos recopilados por el radiotelescopio Atacama Large Millimeter / submillimetre Array (o ALMA) en Chile.

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El Dr. Ilee y su equipo, integrado por astrofísicos de 16 universidades alrededor del mundo, se enfocaron en estudiar la existencia, ubicación y abundancia de moléculas precursoras necesarias para la formación de la vida.

Dijo: “Estas grandes moléculas orgánicas complejas se encuentran en varios entornos en el espacio. Estudios teóricos y de laboratorio han sugerido que estas moléculas son los “ingredientes crudos” para construir moléculas que son componentes esenciales en la química biológica de la Tierra, creando azúcares, aminoácidos, y también los componentes del ribonucleico ácido (ARN) en las condiciones adecuadas.

“Sin embargo, muchos de los entornos en los que encontramos estas complejas moléculas orgánicas están bastante lejos de dónde y cuándo pensamos que se forman los planetas. Queríamos saber más sobre dónde exactamente y en qué cantidades estaban presentes estas moléculas en los lugares de nacimiento de los planetas: los discos protoplanetarios ».

ALMA: observando la química en las profundidades del espacio

La investigación fue posible gracias a los avances en la capacidad del telescopio ALMA para detectar señales muy débiles de moléculas en regiones más frías del espacio exterior.

En ALMA, se combina una red de más de 60 antenas para que el observatorio pueda detectar la señal de estas moléculas. Cada molécula emite luz en longitudes de onda claramente diferentes produciendo una “huella digital” espectral única. Estas huellas dactilares permiten a los científicos identificar la presencia de moléculas y estudiar sus propiedades.

El Dr. Walsh explicó: “El poder de ALMA nos ha permitido medir por primera vez la distribución y composición del material que construye activamente planetas alrededor de estrellas jóvenes cercanas. El telescopio es lo suficientemente potente como para hacer esto incluso para moléculas grandes y complejas que son precursoras de la vida ».

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El equipo de investigación buscaba tres moléculas: cianoacetileno (HC3N), acetonitrilo (CH3CN) y ciclopropenilideno (C.-C3H2) – en cinco discos protoplanetarios, conocidos como IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 y MWC 480. Los discos protoplanetarios varían entre 300 y 500 años luz de la Tierra. Todos los discos muestran rastros de la formación planetaria en curso que ocurre dentro de ellos.

Los discos protoplanetarios “alimentan” a los planetas jóvenes

El disco protoplanetario que rodea a un planeta joven lo “alimentará” con material a medida que se forma.

Por ejemplo, se cree que la Tierra joven fue sembrada con material a través de impactos de asteroides y cometas que se formaron en el disco protoplanetario alrededor del Sol. Pero los científicos no estaban seguros de si todos los discos protoplanetarios contenían depósitos de moléculas orgánicas complejas capaces de crear moléculas biológicamente significativas. .

Este estudio comienza a responder a esta pregunta. Encontró las moléculas en cuatro de los cinco discos que observó. Además, la abundancia de moléculas fue mayor de lo que esperaban los científicos.

El Dr. Ilee dijo: “ALMA nos ha permitido buscar estas moléculas en las regiones más internas de estos discos, en escalas de tamaño similar a nuestro Sistema Solar, por primera vez. Nuestro análisis muestra que las moléculas se encuentran principalmente en estas regiones interiores con abundancias entre 10 y 100 veces superiores a las predichas por los modelos ”.

Es importante destacar que las regiones del disco donde se ubicaron las moléculas también son donde se forman los asteroides y los cometas. Dr. Ilee dice que es posible que un proceso similar al que pudo haber contribuido al comienzo de la vida en la Tierra también sea posible en estos discos, donde el bombardeo de asteroides y cometas transfiere grandes moléculas orgánicas a los planetas recién formados.

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El Dr. Walsh agregó: “El resultado clave de este trabajo muestra que los mismos ingredientes necesarios para sembrar vida en nuestro planeta también se encuentran alrededor de otras estrellas. Es posible que las moléculas necesarias para iniciar la vida en los planetas estén fácilmente disponibles en todos los entornos de formación de planetas ‘.

Una de las siguientes preguntas que los investigadores quieren investigar es si existen moléculas aún más complejas en los discos protoplanetarios.

El Dr. Ilee añadió: “Si encontramos moléculas como estas en tan gran abundancia, nuestro conocimiento actual de la química interestelar sugiere que deberían ser observables moléculas aún más complejas”.

“Esperamos utilizar ALMA para buscar los próximos escalones de complejidad química en estos discos. Si los detectamos, estaremos aún más cerca de comprender cómo los ingredientes crudos de la vida se pueden ensamblar alrededor de otras estrellas ».

Referencia: “Moléculas con ALMA a escalas de formación de planetas (MAPS) IX: Distribución y propiedades de moléculas orgánicas grandes HC3N, CH3CN y c-C3H2” 15 de septiembre de 2021, La serie de suplementos de revistas astrofísicas.

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