Observan el hielo más frío del Universo, y contiene los elementos básicos de la vida

Un equipo internacional de investigadores, liderado por astrónomos de la Universidad Holandesa de Leiden y usando el Telescopio Espacial James Webb, logró ver el hielo más frío encontrado hasta el momento, en el corazón de una nube interestelar oscura y densa.

Sus moléculas, a menos 263 grados Celsius, están apenas 10 grados por encima del cero absoluto, y eso a menos 273,15 grados es la temperatura más baja posible en la naturaleza. Este hielo, que está formado por diferentes materiales, es fundamental a la hora de ‘construir’ planetas habitables.

De hecho, moléculas heladas similares crearon vida en la Tierra. Según las teorías actuales, además del impacto de cometas y asteroides ricos en materiales helados, nuestro planeta probablemente recibió los componentes necesarios para la vida del hielo de la masiva nube molecular interestelar de la que surgieron, hace aproximadamente 5.000 millones de años. el Sol, la Tierra y el resto de la vida en nuestro sistema.

En el nuevo estudio, recién publicado en Nature Astronomy, los investigadores utilizaron el Telescopio Espacial James Webb para estudiar la constelación Camaleón, a unos 500 años luz de distancia y una de las regiones de formación estelar más cercanas a la Tierra. “Sin Webb, dice Klaus Pontoppidan, coautor de la investigación, no podríamos observar estas capas de hielo”. Hay muchos ‘bolsillos’ llenos de estrellas jóvenes o recién nacidas en la región. A su alrededor, las nubes moleculares son tan densas y oscuras que la luz de fondo de las estrellas cercanas no puede penetrarlas. De hecho, los astrónomos han pensado durante mucho tiempo que eran “agujeros” en el cielo, áreas vacías donde no brillaba ninguna estrella. Una de esas nubes oscuras, Camaleón I, fue precisamente el objeto de este estudio.

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“Esta es la primera vez que ha sido posible estudiar la composición de los llamados hielos prehistóricos cerca del centro de una nube molecular”, dice Melissa McClure, astrónoma del Observatorio de Leiden y autora principal del artículo. Además de hielos simples como agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, amoníaco y metano, pudimos identificar otros compuestos, incluido el metanol de hielo orgánico más complejo”.

Hace millones de años, cuando esa nube molecular colapse y surjan nuevas estrellas y planetas, esos materiales necesarios para la vida ya estarán incorporados en ellos.

Para ver las profundidades opacas de la nube Camaleón I, los investigadores la ‘iluminaron’ en longitudes de onda infrarrojas con la tenue luz de dos estrellas de fondo, NIR38 y J110621. A continuación, estudiaron las “huellas dactilares” de los diversos elementos que aparecían en los datos de los dos espectrógrafos de alta precisión de Webb (instrumentos NIRSpec y MIRI). Y así lograron identificar, uno por uno, los tipos de moléculas presentes en Camaleón I.

moléculas complejas

McLure y su equipo detectaron así algunos de los compuestos que son esenciales para la vida: agua, dióxido y monóxido de carbono, metano y amoníaco. Las observaciones también revelaron signos de hielo de sulfuro de carbonilo, lo que permitió las primeras mediciones de la cantidad de azufre, otro elemento esencial para la vida en la Tierra, presente en las nubes moleculares. Además, los investigadores también detectaron la molécula orgánica compleja más simple, el metanol, que se cree que es un indicador inequívoco de los primeros procesos químicos que ocurren en las primeras etapas de la formación de estrellas y planetas.

Will Rocha, otro miembro del equipo, explica que la presencia de metanol significa que las estrellas y planetas que se formarán en esta nube “heredarán moléculas en un estado químico bastante desarrollado. Esto puede significar que la presencia de moléculas prebióticas en los sistemas planetarios es un resultado común de la formación de estrellas, en lugar de una característica única de nuestro propio Sistema Solar”.

polvo y hielo

Las nubes moleculares como Camaleón I comienzan como regiones muy dispersas de gas y polvo, que se compactan gradualmente por la gravedad. Y el hielo, que contiene importantes moléculas necesarias para la vida, se forma precisamente en la superficie de esos granos de polvo.

Además, cuando las estrellas comienzan a formarse y las temperaturas aumentan, la naturaleza volátil de estos hielos los vuelve a convertir en gas, lo que les permite ingresar a los núcleos calientes de las estrellas y, finalmente, a las atmósferas planetarias. Por lo tanto, encontrar estos hielos prístinos dentro de Chameleon I permite a los astrónomos rastrear el viaje de estos compuestos esenciales desde que viven en granos de polvo hasta que se incrustan en los corazones y atmósferas de estrellas y exoplanetas.

Gracias a los datos de Webb, los astrónomos ahora saben, por ejemplo, que muchos de los elementos que se encuentran en Chameleon I son menos abundantes de lo esperado, dada la alta densidad de la nube. Por ejemplo, los investigadores encontraron solo el 1% del azufre esperado, el 19% del oxígeno y el carbono previstos, y solo el 13% del nitrógeno total que habían predicho en sus cálculos. La mejor explicación, explica el estudio, es que estos elementos podrían quedar atrapados en otro hielo que no es visible en las longitudes de onda observadas por el equipo en esta investigación.

En los próximos meses, el equipo planea usar los datos de Webb para calcular el tamaño de los granos de polvo y las formas del hielo. “Estas observaciones – concluye McClure – abrieron una nueva ventana sobre los caminos para la formación de las moléculas simples y complejas requeridas para fabricar los componentes básicos de la vida”.

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