Webb detecta una molécula “pilar” para la química orgánica en un disco de formación planetaria
26 junio, 2023
CH3+, también conocida como catión metilo tiene un par de propiedades que la hacen única. Su reacción con el hidrógeno (el elemento más común en el universo) es ineficiente pero con otras moléculas es la base de moléculas más complejas.
Se compara a su funcionamiento con una estación de tren donde otras moléculas permanecen algún tiempo antes de seguir uno entre muchos caminos posibles de reacciones químicas. Se sospecha que esta molécula es un pilar para la química orgánica y el Webb la observó a 1,350 años luz.
Una molécula detonante de otras más complejas
En la década de los 70 del siglo pasado se predijo que el CH3+ juega un rol vital en la química orgánica interestelar. No se había observado en acción hasta ahora. Gracias a la potencia del Telescopio Espacial James Webb fue posible.
La noticia fue difundida desde dos de las agencias espaciales que colaboran en el Webb. Tanto la Agencia Espacial Europea (ESA) como la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio estadounidense (NASA) dieron espacio en sus sitios web a este hallazgo.
El objetivo donde se encontró se ubica en la nebulosa de Orión. El sistema d203-506 consiste en una pequeña enana roja y un disco de formación planetaria. Se ubica a 1,350 años luz y fue observado por dos instrumentos del Webb: el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) y la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam).
Los compuestos de carbono son la base de la vida como la conocemos. Eso las hace de gran interés para los astrónomos. Observarlas en otras regiones del universo puede ayudarnos a comprender cómo se formaron en nuestro sistema solar y permitieron el desarrollo de la vida en la Tierra.
“Esta detección no solamente valida la increíble sensibilidad de Webb, sino que también confirma la importancia central de CH3+ en la química interestelar, tal como ha sido postulado”, explica Marie-Aline Martin-Drumel, de la Universidad de París-Saclay en Francia. Ella participó en el equipo que realizó el descubrimiento.
La estrella al centro del sistema donde se encontró esta molécula tiene una masa diez veces menor que la de nuestro Sol. El sistema que forma es bombardeado constantemente por rayos ultravioleta que provienen de estrellas vecinas que son jóvenes, calientes y masivas.
Se cree que la mayoría de los discos protoplanetarios de los que se forman los planetas pasan por un periodo de intensa radiación ultravioleta. Esto se debe a que las estrellas se forman en grupos y entre ellas suelen aparecer estrellas masivas productoras de radiación ultravioleta.
La evidencia que se ha encontrado en meteoritos sugiere que esto ocurrió con el disco protoplanetario de nuestro sistema solar. Una estrella vecina de nuestro Sol que dejó de existir hace mucho emitió aquella radiación ultravioleta; las estrellas masivas arden intensamente y mueren más rápido que las menos masivas.
Solía creerse que la radiación ultravioleta jugaba un papel destructivo en la formación de moléculas orgánicas. Sin embargo, la evidencia muestra que nuestro planeta también estuvo expuesto a ella. El equipo que encontró el CH3+ en d203-506 sugiere que por el contrario, la presencia de esta molécula está conectada con la radiación.
La energía necesaria para formar CH3+ proviene de los rayos ultravioleta, de acuerdo con los investigadores. La etapa en que el disco de formación planetaria se expone a ellos tiene un fuerte impacto en su química. Un ejemplo de esto es la presencia de agua.
Los observaciones del Webb permiten conocer la forma en que se relacionan estas exposiciones a la radiación ultravioleta y la cantidad de agua. En discos protoplanetarios que no reciben una intensa radiación ultravioleta hay una gran abundancia de agua. En el caso de d203-506 pasa lo contrario, ahí no se ha reconocido la presencia de agua.
“Esto muestra claramente que la radiación ultravioleta puede cambiar completamente la química de los discos protoplanetarios. En realidad, podría desempeñar un papel crítico en las primeras etapas químicas de los orígenes de la vida”, señala el autor principal del estudio Olivier Berné, del Centro Nacional Francés de Investigación Científica en Toulouse.
Las moléculas de CH3+ no se habían detectado antes por limitaciones técnicas. Los dispositivos desde los que se podrían observar antes del Webb no son capaces de reconocerlas.
Los radiotelescopios han sido útiles para encontrar otras moléculas pero requieren que estas estén fuera de balance en su carga eléctrica. Las moléculas de CH3+ son simétricas y su carga está balanceada.
Por otro lado, se había propuesto de forma teórica que sería posible observar estas moléculas desde el espectro infrarrojo. Los telescopios terrestres son incapaces de percibir este tipo de información por influencia de la atmósfera.
La única alternativa posible era un telescopio infrarrojo colocado fuera de la atmósfera. El Telescopio Espacial Webb es el único con la capacidad de confirmar la presencia de CH3+ en los discos protoplanetarios y lo ha hecho.