Creando los bloques para la vida.

Los bloques de la vida provienen de la luz de las estrellas.

La Nebulosa de Orión capturada por Herschel.

La vida existe en una miríada de formas maravillosas, pero si se divide cualquier organismo en sus partes más básicas, se trata de lo mismo: átomos de carbono conectados a hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Pero cómo estas sustancias fundamentales se crean en el espacio ha sido un misterio de larga duración.

Ahora, los astrónomos entienden mejor cómo se forman las moléculas que son necesarias para construir otros productos químicos esenciales para la vida. Gracias a los datos del Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea, los científicos han descubierto que la luz ultravioleta de las estrellas desempeña un papel clave en la creación de estas moléculas, en lugar de eventos de "choque" que crean turbulencias, como se pensaba anteriormente.

Los científicos estudiaron los ingredientes de la química del carbono en la Nebulosa de Orión, la región de formación de estrellas más cercana a la Tierra que forma estrellas masivas. Mapearon la cantidad, la temperatura y los movimientos de la molécula de carbono-hidrógeno (CH, o "metilidino" para los químicos), el ion positivo de carbono-hidrógeno (CH +) y su elemento original: el ion de carbono (C +). Un ion es un átomo o molécula con un desequilibrio de protones y electrones, lo que resulta en una carga neta.

"En la Tierra, el sol es la fuente de casi toda la vida en la Tierra. Ahora, hemos aprendido que la luz de las estrellas impulsa la formación de químicos que son precursores de los productos químicos que necesitamos para hacer vida", dijo Patrick Morris, primer autor de el periódico y el investigador en el Centro de Análisis y Procesamiento de Infrarrojos en Caltech en Pasadena.

A principios de la década de 1940, CH y CH + fueron dos de las primeras tres moléculas descubiertas en el espacio interestelar. Al examinar las nubes moleculares (conjuntos de gas y polvo) en Orion con Herschel, los científicos se sorprendieron al descubrir que CH + está emitiendo más que absorbiendo luz, lo que significa que es más cálido que el gas de fondo. La molécula de CH + necesita mucha energía para formar y es extremadamente reactiva, por lo que se destruye cuando interactúa con el hidrógeno de fondo en la nube. Su temperatura cálida y alta abundancia son, por lo tanto, bastante misteriosas.

Observatorio espacial herschel de la ESA. Crédito: ESA.

¿Por qué, entonces, hay tanto CH + en nubes moleculares como la Nebulosa de Orión? Muchos estudios han tratado de responder a esta pregunta anteriormente, pero sus observaciones fueron limitadas porque pocas estrellas de fondo estaban disponibles para estudiar. Herschel explora un área del espectro electromagnético, el infrarrojo lejano, asociado con objetos fríos, que ningún otro telescopio espacial ha alcanzado antes, por lo que podría tener en cuenta toda la Nebulosa de Orión en lugar de estrellas individuales dentro. El instrumento que utilizaron para obtener sus datos, HIFI, también es extremadamente sensible al movimiento de las nubes de gas.

Una de las principales teorías sobre los orígenes de los hidrocarburos básicos ha sido que se formaron en "choques", eventos que crean una gran cantidad de turbulencias, como explosiones de supernovas o estrellas jóvenes escupiendo material. Las áreas de nubes moleculares que tienen mucha turbulencia generalmente crean impactos. Como una gran ola golpeando un bote, las ondas de choque causan vibraciones en el material que encuentran. Esas vibraciones pueden expulsar electrones de los átomos, convirtiéndolos en iones, que es más probable que se combinen. Pero el nuevo estudio no encontró correlación entre estos choques y CH + en la Nebulosa de Orión.

Los datos de Herschel muestran que estas moléculas de CH + fueron más probablemente creadas por la emisión ultravioleta de estrellas muy jóvenes en la Nebulosa de Orión, que, en comparación con el Sol, son más calientes, mucho más masivas y emiten mucha más luz ultravioleta. Cuando una molécula absorbe un fotón de luz, se "excita" y tiene más energía para reaccionar con otras partículas. En el caso de una molécula de hidrógeno, la molécula de hidrógeno vibra, gira más rápido o ambas cosas cuando es golpeada por un fotón ultravioleta.

Se sabe desde hace tiempo que la Nebulosa de Orión tiene una gran cantidad de gas de hidrógeno. Cuando la luz ultravioleta de las estrellas grandes calienta las moléculas de hidrógeno circundantes, crea las mejores condiciones para la formación de hidrocarburos. A medida que el hidrógeno interestelar se calienta, los iones de carbono que se formaron originalmente en las estrellas comienzan a reaccionar con el hidrógeno molecular, creando CH +. Finalmente, el CH + captura un electrón para formar la molécula de CH neutral.

"Esta es la iniciación de toda la química del carbono", dijo John Pearson, investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, y coautor del estudio. "Si quieres formar algo más complicado, pasa por ese camino".

Los científicos combinaron los datos de Herschel con modelos de formación molecular y encontraron que la luz ultravioleta es la mejor explicación de cómo se forman los hidrocarburos en la Nebulosa de Orión.

Los hallazgos también tienen implicaciones para la formación de hidrocarburos básicos en otras galaxias. Se sabe que otras galaxias tienen impactos, pero las regiones densas en las que la luz ultravioleta domina el calentamiento y la química pueden jugar un papel clave en la creación de moléculas de hidrocarburos fundamentales allí también.

"Todavía es un misterio cómo ciertas moléculas se excitan en los núcleos de las galaxias", dijo Pearson. "Nuestro estudio es una pista de que la luz ultravioleta de las estrellas masivas también podría estar impulsando la excitación de las moléculas allí".

Herschel es una misión de la Agencia Espacial Europea, con instrumentos científicos proporcionados por consorcios de institutos europeos y con una importante participación de la NASA. Mientras el observatorio dejó de realizar observaciones científicas en abril de 2013, luego de quedarse sin refrigerante líquido como se esperaba, los científicos continúan analizando sus datos. La Oficina del Proyecto Herschel de la NASA está ubicada en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. JPL contribuyó con la tecnología de habilitación de misión para dos de los tres instrumentos científicos de Herschel. El Centro de Ciencias Herschel de la NASA, parte de IPAC, apoya a la comunidad astronómica de EE. UU. Caltech maneja el JPL para la NASA.

• Publicado en Herschel el 12 de octubre del 2.016.