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Astrónoma chilena identifica moléculas esenciales para la vida en regiones donde se forman nuevos planetas

por 21 septiembre, 2021

Astrónoma chilena identifica moléculas esenciales para la vida en regiones donde se forman nuevos planetas
Gracias al Programa MAPS, del Radiotelescopio ALMA, un equipo internacional entre cuyas líderes se encuentra Viviana Guzmán, del Instituto de Astrofísica UC y el CATA, analizó con un nivel de detalle sin precedentes la química presente en cinco discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes, donde se están formando nuevos planetas.
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Elementos como el agua y el nitrógeno, esenciales para la vida, podrían ser mucho más comunes de lo que se pensaba en sistemas planetarios como el nuestro, según concluye una nueva investigación publicada en The Astrophysical Journal, que permitió apreciar con un nivel de detalle sin precedentes la química del gas en los discos de gas y polvo donde nacen las estrellas y se “incuban” nuevos planetas.

Se trata del mapeo de composición química más extenso realizado hasta la fecha de discos protoplanetarios, investigación que forma parte del Programa MAPS (siglas en inglés de Moléculas con ALMA en escalas de formación planetaria), del Radiotelescopio ubicado en el llano de Chajnantor, en el desierto de Atacama.

El estudio observó estos discos circundando cinco estrellas jóvenes, donde ya se había detectado formación planetaria en curso, descubriendo la presencia de grandes depósitos de moléculas orgánicas en las regiones internas de los discos, donde se espera puedan formarse planetas rocosos como la Tierra.

En la concepción de este artista, los planetas se forman a partir del gas y el polvo en el disco protoplanetario que rodea a la joven estrella. El gas está formado por muchas moléculas diferentes, incluido el cianuro de hidrógeno y nitrilos más complejos, vinculados al desarrollo de la vida en la Tierra, y otros compuestos orgánicos e inorgánicos. Desde los compuestos orgánicos simples hasta los más complejos, la sopa de moléculas en una ubicación particular del disco da forma al futuro del planeta que se crea allí y determina si ese planeta podría albergar vida tal como la conocemos. Crédito: M.Weiss/Centro de Astrofísica|Harvard y Smithsonian.

Viviana Guzmán, investigadora del Instituto de Astrofísica UC/CATA y coautora principal del estudio, explica que “hemos obtenido imágenes muy detalladas que muestran la distribución y composición del gas en regiones donde se están formando planetas. Encontramos que el material orgánico (en particular moléculas que tienen nitrógeno, un elemento esencial para la vida), es muy abundante en estas regiones y por lo tanto podría ser incorporado en planetas gigantes o terrestres que se están formando alrededor de estas estrellas que hemos observado”.

La astrónoma agrega que si bien se sabía de la existencia de moléculas en estas regiones de formación planetaria, su distribución en el disco no había podido ser apreciada en detalle hasta ahora, ni tampoco la gran diversidad de posibles estructuras químicas. “Las nuevas observaciones tienen una gran resolución espacial (gracias a la excelente capacidad de ALMA), por lo que podemos ver un nivel de detalle sin precedente de muchas moléculas, y asociar esto con el lugar donde se están formando los planetas” específica Guzmán.

La técnica de interferometría de ALMA fue clave para detectar las moléculas en estos discos protoplanetarios. El estudio liderado por Viviana Guzmán utilizó 130 horas de observación con ALMA, detectando unas 13 moléculas en total, con imágenes que muestran la composición del gas cuando los planetas se están formando.

Esta imagen compuesta de datos de ALMA de la joven estrella HD 163296 puesta sobre un campo estelar muestra la emisión de cianuro de hidrógeno. El proyecto MAPS se centró en el cianuro de hidrógeno y otros compuestos orgánicos e inorgánicos en los discos de formación de planetas para comprender mejor las composiciones de los planetas jóvenes y cómo éstas se vinculan con el lugar donde se forman los planetas en un disco protoplanetario. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / D. Berry (NRAO), K. Öberg y otros (MAPS)

Laura Pérez, astrónoma de la Universidad de Chile que también participó de la investigación, señala que “los resultados del programa MAPS son extraordinarios, y en particular, el estudio liderado por la profesora Viviana Guzmán es fundamental pues nos muestra que en otros sistemas planetarios en formación también existe una composición en material orgánico parecida a la de nuestro sistema solar, el único que sabemos posee vida. Y gracias a estas nuevas observaciones con ALMA por fin podemos saber cuan especial, o no, es nuestro sistema solar”.

Otros hallazgos de la investigación, que incluye la publicación de 20 artículos en la serie de suplementos de The Astrophysical Journal, señalan que estos discos de formación planetaria son fábricas de un tipo especial de moléculas orgánicas, los llamados nitrilos, que están implicados en los orígenes de la vida aquí en la Tierra.

Junto con ello, se descubrió que los planetas pueden formarse en entornos químicos muy diferentes dependiendo de donde se encuentren ubicados en el disco, lo que explicaría porque algunos planetas se forman con las herramientas necesarias para construir y mantener la vida, mientras que otros planetas pueden no hacerlo.

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