Explosión estelar evapora cometas y revela moléculas orgánicas alrededor de joven estrella

Lucas Cieza, astrónomo del Núcleo de Astronomía, junto a un equipo de investigadores observaron con claridad moléculas que constituyen los componentes básicos de la vida.

Gracias a ALMA, un equipo de astrónomos detectó varias moléculas orgánicas complejas alrededor de la joven estrella V883 Ori. Tras una erupción repentina la estrella empezó a liberar moléculas presentes en el material helado del disco protoplanetario. La composición química del disco es similar a la de los cometas del Sistema Solar actual. La sensibilidad de ALMA permite a los astrónomos reconstruir la evolución de las moléculas orgánicas desde el nacimiento del Sistema Solar hasta los objetos que vemos hoy.

El equipo de investigación dirigido por Jeong-Eun Lee (Universidad Kyung Hee en Korea) usó el Atacama Large Millimeter/submillimeter(ALMA) para detectar moléculas orgánicas complejas como el metanol (CH3OH), la acetona (CH3COCH3), el acetaldehído (CH3CHO), el formiato de metilo (CH3OCHO) y el acetonitrilo (CH3CN). Esta es la primera vez que se detectan la mayoría de estas moléculas de manera fehaciente en una región de formación planetaria, o disco protoplanetario. Los resultados fueron publicados en la prestigiosa revista Nature Astronomy, durante el mes de febrero.

Los discos protoplanetarios contienen partículas de polvo de apenas unos micrómetros que se encuentran cubiertas de moléculas congeladas y forman bolas de nieve, y eventualmente objetos más grandes, como cometas. La repentina erupción de V883 Ori está ahora calentando el disco y sublimando el hielo, que libera moléculas orgánicas en forma de gas. En un disco de este tipo, la región donde la temperatura alcanza el nivel de sublimación del agua se conoce como línea de nieve. El radio de las líneas de nieve suele ser de algunas unidades astronómicas (UA, la distancia que separa la Tierra del Sol) alrededor de estrellas jóvenes y comunes, pero en las estrellas que hacen erupción pueden alcanzar 10 veces ese tamaño.

El hielo, junto con las moléculas orgánicas congeladas, podría guardar una estrecha relación con el surgimiento de la vida en los planetas. En nuestro Sistema Solar, los cometas acaparan la atención debido a la gran cantidad de componentes congelados que transportan. Por ejemplo, la famosa sonda Rosetta, de la Agencia Espacial Europea, detectó una rica composición química orgánica alrededor del cometa Churyumov-Gerasimenko. Se cree que los cometas se formaron en las regiones frías y más lejanas del proto-Sistema Solar, donde las moléculas estaban atrapadas en el hielo. El estudio de la composición química del hielo en los discos protoplanetarios está relacionado con el estudio del origen de las moléculas orgánicas en los cometas y del origen de los componentes básicos de la vida.

“Los planetas similares a la Tierra se forman principalmente a partir de materiales carentes de agua, en las regiones internas del disco protoplanetario, pero pueden volverse habitables si el agua y las moléculas orgánicas son transportados a sus superficies por cometas formados en la parte exterior del disco protoplanetario, más allá de la denominada ‘línea de nieve o línea de hielo’, donde la temperatura es suficientemente baja para la formación de hielo,” explicó Lucas Cieza, astrónomo del Núcleo de Astronomía UDP y parte del equipo de investigación. “Las Moléculas Orgánicas Complejas, que son las semillas del material prebiótico y los precursores de aminoácidos y azúcares, se forman en las superficies de cometas, pero no se pueden detectar desde la Tierra a menos que los cometas se evaporen y estas moléculas sean detectadas en forma de gas”.

Gracias a la aguda visión de ALMA y de la línea de nieve expandida por la erupción de la estrella, los astrónomos pudieron observar la distribución espacial del metanol y del acetaldehído. La distribución de estas moléculas forma un anillo con un radio de 60 UA, el doble de la órbita de Neptuno. Los investigadores dan por sentado que, dentro de este anillo, las moléculas son invisibles debido a que son oscurecidas por el denso material, y fuera de él son invisibles porque están congeladas.

“En el año 2016, descubrimos que un aumento drástico en la luminosidad de la joven estrella V883 Orionis, una especie de explosión estelar, produjo un recalentamiento de la zona interna del disco y, de esa forma, alejó la línea de hielo a una distancia mucho mayor de lo normal para una protoestrella, permitiendo observarla por primera vez[1]. Observando el mismo disco protoplanetario con ALMA, ahora pudimos detectar, también por primera vez, una gran cantidad de Moléculas Orgánicas Complejas liberadas de los cometas evaporados por esta explosión estelar,” comentó Cieza, quién actualmente dirige el nuevo doctorado en Astrofísica de la Universidad Diego Portales.

V883 Ori es una joven estrella ubicada a unos 1.300 años luz de la Tierra que está experimentando una erupción de tipo FU Orionis: un aumento repentino del brillo debido a un intenso chorro de material que fluye del disco a la estrella. Estos chorros generalmente no duran más de 100 años, de ahí que sean tan escasas las oportunidades para observarlos. Sin embargo, como la mayoría de las estrellas jóvenes experimentan erupciones de tipo FU Ori durante algún período de su juventud, los astrónomos esperan poder determinar la composición química del hielo a lo largo de su evolución.


[1] https://www.eso.org/public/chile/news/eso1626/