ALMA descubre cunas estelares químicamente ricas dentro de un remanente de supernova

La primera detección de núcleos moleculares calientes en un remanente de supernova sugiere que las estrellas recién nacidas pueden preservar moléculas orgánicas complejas incluso en el entorno extremo que deja una explosión estelar

Destacados

• ALMA detectó núcleos moleculares calientes dentro de un remanente de supernova por primera vez.
• El descubrimiento se realizó en RX J1713.7−3946, el remanente de una estrella masiva que explotó hace unos 1.600 años.
• Los dos núcleos calientes son capullos cálidos y densos de gas molecular que rodean a estrellas recién nacidas.
• Ambos núcleos calientes contienen una rica variedad de moléculas orgánicas.
• La composición química de uno de los núcleos es notablemente similar a la de núcleos calientes presentes en regiones comunes de formación estelar.
• El resultado sugiere que las estrellas recién nacidas pueden permanecer protegidas dentro de sus capullos natales, preservando su complejidad molecular incluso bajo la intensa influencia de una supernova.

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de investigación descubrió capullos estelares cálidos y densos, ricos en moléculas orgánicas, dentro de un remanente de supernova. El hallazgo marca la primera detección de núcleos moleculares calientes en un entorno tan extremo y sugiere que los ingredientes químicos asociados con la formación de estrellas y planetas pueden sobrevivir incluso tras una explosión estelar cercana.

El equipo de investigación, liderado por Takashi Shimonishi, de la Universidad de Niigata, utilizó ALMA para observar RX J1713.7−3946, el remanente de una estrella masiva que explotó hace unos 1.600 años. Las supernovas se cuentan entre los fenómenos más energéticos del Universo. Forjan elementos pesados, aceleran rayos cósmicos, generan potentes ondas de choque y pueden transformar las nubes cercanas de gas y polvo. Sin embargo, su impacto en la química del material a partir del cual se forman nuevas estrellas y planetas aún no se comprende por completo.

Los núcleos moleculares calientes son regiones compactas de gas molecular cálido y denso que rodean a estrellas recién nacidas. Son laboratorios importantes para la astroquímica, ya que contienen moléculas que pueden formarse en la superficie de granos de polvo frío y luego evaporarse al estado gaseoso cuando son calentadas por una estrella joven. Algunas de estas moléculas son orgánicas complejas, consideradas trazadores importantes de la riqueza química disponible durante la formación de estrellas y planetas.

La sensibilidad y alta resolución angular de ALMA permitieron al equipo identificar dos núcleos calientes dentro del remanente de supernova. Ambos objetos muestran una rica emisión molecular, incluida una amplia variedad de moléculas orgánicas. Un análisis detallado de uno de los núcleos calientes reveló que las abundancias relativas de sus moléculas orgánicas complejas son notablemente similares a las observadas en núcleos calientes de regiones comunes de formación estelar que no han experimentado explosiones de supernova cercanas.

“Estas observaciones indican que, incluso en el entorno extremo de un remanente de supernova, las estrellas recién nacidas pueden permanecer bien protegidas dentro de sus capullos natales, preservando su rica composición molecular”, afirma Takashi Shimonishi, astrónomo de la Universidad de Niigata, Japón, y autor principal del artículo. “Los entornos capaces de albergar moléculas orgánicas complejas —potenciales componentes básicos de la química prebiótica— podrían ser más diversos de lo que se pensaba”, agrega Shimonishi.

El resultado sugiere que las moléculas presentes en estos núcleos calientes no han sido destruidas de manera significativa, pese a encontrarse en una región afectada por la retroalimentación de una supernova. El equipo plantea varias explicaciones posibles. Una de ellas es que los núcleos calientes podrían haber comenzado a experimentar los efectos de la supernova solo recientemente, por lo que no habría pasado suficiente tiempo para que las partículas energéticas alteraran significativamente su química. Otra posibilidad es que los intensos campos magnéticos amplificados por la onda de choque de la supernova contribuyan a proteger el gas molecular denso, al limitar la penetración de rayos cósmicos.

El descubrimiento también podría ayudar a investigar el entorno temprano de nuestro propio Sistema Solar. Los análisis de materiales primitivos del Sistema Solar sugieren que el Sol y los planetas podrían haberse formado en una región influenciada por una supernova cercana. Por ello, los núcleos calientes químicamente ricos encontrados en RX J1713.7−3946 podrían ofrecer un valioso análogo para estudiar cómo la retroalimentación de las supernovas afecta las materias primas de futuras estrellas y planetas.

Aunque los núcleos calientes recién descubiertos han conservado su riqueza molecular, aún no está claro si este es un resultado común en regiones afectadas por supernovas. Futuras observaciones con radiotelescopios y telescopios infrarrojos ayudarán a revelar las propiedades físicas y químicas de cunas estelares y discos protoplanetarios moldeados por la retroalimentación de supernovas, y podrían aportar nuevas pistas sobre si el entorno en que se formó el Sistema Solar fue típico o excepcional.

Informacion adicional

Esta investigación fue presentada en el artículo “Survival of Molecular Complexity under Recent Supernova Feedback: Detection of Hot Cores in RX J1713.7−3946”, de Takashi Shimonishi, Hidetoshi Sano, Kenji Furuya y Yoko Oya, publicado en The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/ae6fba.

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 Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), 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.

Imagen