Descubiertas moléculas orgánicas complejas en un joven sistema estelar.

Estos indicios sugieren que los cimientos de la química de la vida son universales.

Ilustración de MWC 480.

Por primera vez, un equipo de astrónomos ha detectado la presencia de moléculas orgánicas complejas (los componentes esenciales para la construcción de la vida) en un disco protoplanetario alrededor de una estrella joven. El descubrimiento, hecho con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), reafirma que las condiciones que dieron lugar al nacimiento de la Tierra y el Sol no son únicas en el universo. Los resultados se publican en la revista Nature del 09 de abril de 2015.

Las nuevas observaciones de ALMA revelan que el disco protoplanetario que rodea a la joven estrella MWC 480 [1] contiene grandes cantidades de cianuro de metilo (CH3CN), una molécula compleja basada en el carbono. Hay suficiente cianuro de metilo alrededor de MWC 480 como para llenar todos los océanos de la Tierra.

Tanto esta molécula como su pariente más simple, el ácido cianhídrico (HCN), fueron encontradas en los fríos confines del disco recién formado de la estrella, en una región que los astrónomos creen análoga a la del cinturón de Kuiper, el reino de los planetesimales helados y de los cometas en nuestro propio Sistema Solar, más allá de Neptuno.

Alrededores de MCW 480.
Crédito: ESO/DSS2.

Los cometas conservan, desde el periodo en que se formaron los planetas, la información original de la química temprana del Sistema Solar. Se cree que los cometas y los asteroides del Sistema Solar exterior enriquecieron al joven planeta Tierra con agua y moléculas orgánicas, ayudando a preparar la etapa en la que se desarrollaría la vida primigenia.

"Los estudios de cometas y asteroides muestran que la nebulosa solar que generó al Sol y los planetas era rica en agua y compuestos orgánicos complejos", señala Karin Öberg, astrónoma del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica de Cambridge, Massachusetts (EE.UU.) y autora principal del nuevo artículo.

"Ahora tenemos aún más evidencias de que esta misma química existe en otras partes del universo, en las regiones que podrían formar sistemas solares no muy distintos al nuestro". Öberg señala que esto resulta especialmente interesante, dado que las moléculas que se encuentran en MWC 480 también se encuentran en concentraciones similares en los cometas del Sistema Solar.

La estrella MWC 480, que tiene aproximadamente dos veces la masa del Sol, está a unos 455 años luz, en la región de formación estelar de Tauro. Su disco circundante está en las primeras etapas de desarrollo, es decir, recientemente ha empezado a condensarse a partir de una fría y oscura nebulosa de gas y polvo. Estudios llevados a cabo con ALMA y otros telescopios han llegado a detectar signos evidentes de formación planetaria en este disco, aunque observaciones de mayor resolución podrían revelar estructuras similares a las de HL Tauri, que es de una edad similar.

Desde hace un tiempo, los astrónomos saben que las oscuras y frías nubes interestelares son eficientes fábricas de moléculas orgánicas complejas, incluyendo a un grupo de moléculas conocidas como cianuros. Los cianuros y, en concreto, el cianuro de metilo, son importantes porque contienen enlaces carbono–nitrógeno: estos enlaces son esenciales para la formación de los aminoácidos, son la base para la creación de las proteínas y constituyen los componentes esenciales para la construcción de la vida.

Sin embargo, hasta ahora no estaba muy claro si estas mismas moléculas orgánicas complejas se forman y sobreviven de forma habitual en el ambiente energético de un sistema solar recién conformado, donde los choques y la radiación pueden romper fácilmente los enlaces químicos.

Gracias a la notable capacidad de ALMA [2], los astrónomos han podido comprobar, en las últimas observaciones, que estas moléculas no sólo sobreviven, sino que prosperan. Y lo más importante: las moléculas detectadas por ALMA son mucho más abundantes que las halladas en las nubes interestelares. Esto revela a los astrónomos que los discos protoplanetarios son muy eficientes en la formación de moléculas orgánicas complejas y que son capaces de formarlas en escalas de tiempo relativamente cortas [3].

Dado que este sistema continúa evolucionando, los astrónomos especulan que es probable que las moléculas orgánicas, protegidas y a salvo en el interior de cometas y otros cuerpos helados, sean transportadas a entornos más enriquecedores para la vida.

"Gracias al estudio de exoplanetas, sabemos que el Sistema Solar no es el único que tiene tantos planetas o el único que cuenta con abundancia de agua", concluye Öberg. "Ahora sabemos que tampoco somos únicos en cuanto a nuestra química orgánica. Una vez más, hemos aprendido que no somos especiales. Desde el punto de vista de la vida en el universo, es una buena noticia".

Notas

[1] Esta estrella solo tiene alrededor de un millón de años. En comparación, el Sol tiene más de 4.000 millones de años. El nombre MWC 480 se refiere al Catálogo del Monte Wilson de estrellas de tipo B y A con líneas de hidrógeno brillantes en sus espectros.

[2] ALMA es capaz de detectar la débil radiación en el rango de las ondas milimétricas que emiten las moléculas en el espacio. Para estas últimas observaciones, los astrónomos utilizaron solo una parte de las 66 antenas de ALMA, cuando el telescopio estaba en su configuración de más baja resolución. Estudios posteriores de este y otros discos protoplanetarios con ALMA con todas sus capacidades, revelarán detalles adicionales sobre la evolución química y estructural de estrellas y planetas.

[3] Esta rápida formación es esencial para dejar atrás las fuerzas que, de lo contrario, destruirían las moléculas. Además, estas moléculas fueron detectadas en una parte relativamente tranquila del disco, a una distancia de, aproximadamente, entre 4.500 y 15.000 millones de kilómetros de la estrella central. Aunque para los estándares del Sistema Solar parezca una distancia muy grande, en dimensiones a escala con respecto a MWC 480, hablaríamos exactamente de la zona de formación de cometas.

Información adicional.

Este trabajo de investigación se presentó en un artículo científico titulado “The Cometary Composition of a Protoplanetary Disk as Revealed by Complex Cyanides”, por K.I. Öberg et al., que aparece en la revista Nature del 9 de abril de 2015, artículo científico en la revista Nature.

El equipo está formado por Karin I. Öberg (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.); Viviana V. Guzmán (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica); Kenji Furuya (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); Chunhua Qi (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica); Yuri Aikawa (Universidad de Kobe, Kobe, Japón); Sean M. Andrews (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica); Ryan Loomis (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica) y David J. Wilner (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica).

Diecinueve antenas en el llano de Cajnantor Crédito: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/W. Garnier (ALMA).

El conjunto ALMA, ( Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Consejo Nacional de Ciencias de Taiwán (NSC, National Science Council), y por el NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute).

La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, National Astronomical Observatory of Japan) en Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.

ESO desde 1.962.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Publicado en ESO el 8 de abril del 2.015.