Moléculas orgánicas complejas descubiertas en joven sistema estelar dan indicios de que la química prebiótica es universal

8 Abril, 2015

Por primera vez en la historia, los astrónomos descubrieron moléculas orgánicas complejas (los componentes básicos de la vida) en el disco protoplanetario que rodea una joven estrella, lo que sugiere una vez más que las condiciones que propiciaron el nacimiento de la Tierra y el Sol no son únicas en el Universo.

El hallazgo realizado gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), reveló que el disco protoplanetario que se observa alrededor de MWC 480, una estrella de un millón de años de edad, rebosa de cianuro metílico (CH3CN), una molécula de carbono compleja. Tanto esta molécula como el ácido cianhídrico (HCN), su pariente más simple, están presentes en el borde exterior del disco de esta joven estrella, una zona que, según los astrónomos, es similar a nuestro Cinturón de Kuiper (la zona poblada por cometas y planetesimales helados más allá de Neptuno).

Los científicos están convencidos de que los cometas contienen rastros de la composición química inicial de nuestro Sistema Solar desde los tiempos de formación planetaria. Según ellos, a medida que los planetas fueron evolucionando, los cometas y asteroides que entraron al Sistema Solar trajeron a la joven Tierra las primeras moléculas orgánicas y de agua que posteriormente permitieron que surgiera la vida.

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Representación artística del disco protoplanetario que circunda la joven estrella MWC 480. ALMA detectó la existencia de la compleja molécula orgánica de cianuro metílico en las zonas exteriores del disco, donde se cree que se forman cometas. Este es otro indicio de que la química orgánica compleja es universal… y acaso también las condiciones necesarias para que surja la vida. Créditos: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

“Los estudios hechos sobre los cometas y asteroides demuestran que la nebulosa solar que dio origen a nuestro Sol y nuestros planetas tenía abundantes cantidades de agua y compuestos orgánicos complejos”, señala Karin Öberg, astrónoma del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, en Cambridge, Massachussetts, y autora principal de un artículo publicado en la revista Nature Massachussets“Ahora tenemos pruebas de que estos mismos compuestos químicos existen en otras partes del Universo, en áreas que podrían dar nacimiento a sistemas solares parecidos al nuestro”. Un hecho particularmente intrigante, según Öberg, considerando que las moléculas encontradas en MWC 480 también están presentes en concentraciones similares en los cometas de nuestro propio Sistema Solar.

La estrella MWC 480, que tiene cerca de dos masas solares, se encuentra a unos 455 años luz de distancia, en la incubadora de estrellas Tauro. El disco que la rodea se encuentra en etapa inicial de desarrollo, tras haberse formado recientemente a partir de una fría y oscura nebulosa de polvo y gas. Aunque los estudios realizados con ALMA y otros telescopios todavía no han permitido detectar indicios claros de procesos de formación planetaria en el disco, mediante observaciones a mayor resolución se podrían descubrir estructuras como HL Tau, que tiene una edad similar.

Los astrónomos saben que las frías y oscuras nubes interestelares son fábricas muy eficientes de moléculas orgánicas complejas, incluidas las que se conocen como cianuros. Estas moléculas, y principalmente las de cianuro metílico, son importantes porque contienen los enlaces de carbono y nitrógeno necesarios para la formación de aminoácidos, que constituyen la base de las proteínas.

No quedaba claro, sin embargo, si estas moléculas orgánicas complejas lograban sobrevivir y abundaban en el entorno turbulento de un Sistema Solar en formación, donde los choques y la radiación pueden romper fácilmente los enlaces químicos.

Gracias a la sensibilidad inigualable de ALMA, los astrónomos ahora saben que estas moléculas no solo sobreviven, sino que además logran prosperar en dichas condiciones.

Cabe señalar, asimismo, que las moléculas detectadas por ALMA son mucho más abundantes de lo que serían normalmente en una nube interestelar. De acuerdo con los investigadores, hay cianuro metílico alrededor de MWC 480 en cantidades suficientes como para llenar todos los océanos de la Tierra. Esto significa que los discos protoplanetarios son muy eficientes a la hora de formar moléculas orgánicas complejas, proceso que logran cumplir en plazos relativamente cortos.

Dicha rapidez es crucial para no sucumbir a las fuerzas que, de lo contrario, desintegrarían las moléculas. Por otro lado, estas moléculas se encuentran en un área relativamente tranquila del disco, a unos 4.500 a 15.000 millones de kilómetros de distancia de la estrella central. Aunque son distancias enormes para los cánones de nuestro Sistema Solar, en el caso de MWC 480 se trata precisamente de la zona donde se forman cometas.

Los astrónomos prevén que, a medida que este sistema solar evolucione, es probable que las moléculas orgánicas encerradas en los cometas y demás cuerpos helados sean transportadas hasta lugares más propicios para el desarrollo de la vida.

“Tras estudiar diferentes exoplanetas, sabemos que nuestro sistema solar no es el único que contiene planetas rocosos o abundancia de agua”, concluye Öberg. “Ahora sabemos que nuestra química orgánica no es es especial. Para la vida en el Universo, es una excelente noticia”, sentencia.

ALMA es el telescopio más sofisticado y potente de su tipo construido a la fecha. Es capaz de detectar las débiles radiaciones emitidas naturalmente en longitudes de onda milimétricas por moléculas presentes en el espacio. Para estas observaciones, los astrónomos usaron apenas una parte de las 66 antenas de ALMA, cuando el telescopio se encontraba en una configuración de baja resolución. Con estudios adicionales de este y otros discos protoplanetarios usando ALMA a plena capacidad se revelarán más detalles sobre la evolución química y estructural de los planetas y estrellas.

Información adicional

El artículo, “The cometary composition of a protoplanetary disk as revealed by complex cyanides” (en inglés), se encuentra aquí.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI) en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

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