Un equipo de astrónomas descubre la mayor molécula en un disco de formación planetaria

El dimetil éter (C2H6O) es una molécula orgánica relativamente común en nubes de formación estelar, pero ahora, por primera vez, se ha encontrado en un disco de formación de planetas. Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, investigadoras del Observatorio de Leiden, en los Países Bajos, lo han detectado en el disco de este tipo que rodea la joven estrella IRS 48 (también conocida como Oph-IRS 48).

Con nueve átomos, el dimetil éter es la molécula más grande identificada en un disco de formación planetaria hasta la fecha y, además, es un precursor de sustancias orgánicas de mayor tamaño que pueden conducir a la aparición de vida.

"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", dice Nashanty Brunken, estudiante de máster en el Observatorio de Leiden, que pertenece a la Universidad de Leiden, y autora principal del estudio, publicado hoy en Astronomy & Astrophysics.

Las autoras también han realizado una detección tentativa de formiato de metilo, una molécula compleja similar al dimetil éter que también es una pieza clave en la construcción de moléculas orgánicas aún más grandes.

"Es realmente emocionante detectar por fin estas moléculas de mayor tamaño en los discos, porque durante un tiempo pensamos que no iba a ser posible", afirma la coautora Alice Booth, también investigadora del Observatorio de Leiden.

La joven estrella IRS 48

La estrella IRS 48, situada 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, retiene un gran número de granos de polvo de tamaño milimétrico que pueden unirse y convertirse en objetos de tamaño kilómetro como cometas, asteroides y, potencialmente, incluso planetas.

Se cree que muchas moléculas orgánicas complejas, como el dimetil éter, 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.

Las imágenes del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) muestran dónde se detectaron varias moléculas de gas en el disco que hay alrededor de la estrella IRS 48, incluyendo formaldehído (H2CO, naranja), metanol (CH3OH, verde) y dimetil éter (CH3OCH3, azul). / ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Pohl, van der Marel et al., Brunken et al.

La comunidad astronómica descubrió recientemente que la trampa de polvo que hay en el disco de IRS 48 también es un depósito helado que alberga granos de polvo cubiertos con este hielo rico en moléculas complejas. En esta región del disco es donde ALMA, una instalación copropiedad del Observatorio Europeo Austral (ESO), ha detectado signos de la molécula de dimetil éter: 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”, explica Booth, “esto no se sabía antes, ya que en la mayoría de los sistemas estas moléculas están ocultas en el hielo".

Moléculas prebióticas

El descubrimiento del dimetil éter 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 son las precursoras de moléculas prebióticas como los aminoácidos y los azúcares, que son algunos de los componentes básicos de la vida.

Estudiando su formación y evolución se puede mejorar nuestra comprensión de cómo las moléculas prebióticas terminan en los planetas, incluido el nuestro. "Comenzamos a seguir 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", afirma 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, que comenzará a operar en Chile 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.

Referencia:

Nashanty Brunken et al. "A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk: III". Astronomy & Astrophysics, 2022.

Estudio publicado por seis mujeres en el Día Internacional de la Mujer de 2022: Nashanty G.C. Brunken (Observatorio de Leiden), Alice S. Booth (Leiden), Margot Leemker (Leiden), Pooneh Nazari (Leiden), Nienke van der Marel (Leiden) y Ewine F. van Dishoeck (Leiden e Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre en Alemania).