ALMA capta un “caparazón” estelar con una interesante química.

El primero de su tipo hallado fuera de la Vía Láctea

Un equipo japonés de astrónomos, utilizando ALMA, ha descubierto una masa densa y caliente de moléculas complejas que envuelve, como si fuera un caparazón, a una estrella recién nacida. Este singular caparazón molecular caliente es el primero de su clase que ha sido detectado fuera de la galaxia Vía Láctea. Tiene una composición molecular muy diferente a la de otros objetos similares de nuestra propia galaxia, una interesante pista que puede indicarnos que la química que tiene lugar en el universo podría ser mucho más diversa de lo esperado.

Un equipo de investigadores japoneses ha utilizado el poder de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar una estrella masiva conocida como ST11 [1] situada en nuestra vecina galaxia enana, la Gran Nube de Magallanes (LMC, de Large Magellanic Cloud). Se detectó la emisión de una serie de gases moleculares. Los datos indicaban que el equipo había descubierto una región concentrada de gases moleculares relativamente caliente y denso alrededor de la estrella recién encendida ST11. Esto evidenciaba que habían encontrado algo nunca antes visto fuera de la Vía Láctea: un núcleo molecular caliente (hot molecular core en inglés) [2].

Takashi Shimonishi, un astrónomo en la Universidad de Tohoku (Japón) y autor principal del artículo científico, muestra su entusiasmo: "Es la primera detección de un núcleo molecular caliente extragaláctico y demuestra la gran capacidad de los telescopios de nueva generación para el estudio de los fenómenos astroquímicos más allá de la Vía Láctea".

Las observaciones de ALMA revelaron que este núcleo recién descubierto en LMC tiene una composición muy diferente a otros objetos similares encontrados en la Vía Láctea. Las firmas químicas más prominentes en el núcleo de LMC incluyen moléculas como dióxido de azufre, óxido nítrico y formaldehído — junto con el omnipresente polvo cósmico. Pero en el nuevo núcleo molecular caliente detectado tiene abundancias muy bajas de varios compuestos orgánicos, incluyendo metanol (la molécula más simple de alcohol). En cambio, los núcleos estudiados en la Vía Láctea, contienen una amplia variedad de moléculas orgánicas complejas, incluyendo el metanol y el etanol.

Takashi Shimonishi, explica: “Las observaciones sugieren que las composiciones moleculares de los materiales que forman estrellas y planetas son mucho más diversas de lo que esperábamos”.

La Gran Nube de Magallanes tiene una baja abundancia de elementos que no sean hidrógeno o helio [3]. El equipo de investigación sugiere que este entorno galáctico tan diferente ha afectado al proceso de formación de las moléculas que tiene lugar alrededor de la estrella recién nacida ST11. Esto podría explicar las diferencias observadas en las composiciones químicas.

Aún no queda claro si las moléculas grandes y complejas detectadas en la Vía Láctea existen en núcleos moleculares calientes en otras galaxias. Las moléculas orgánicas complejas son de especial interés, ya que algunas están relacionadas con las moléculas prebióticas formadas en el espacio. Este objeto recién descubierto en una de nuestras vecinas galácticas más cercanas es excelente para ayudar a los astrónomos a abordar este tema. Además, se plantea otra pregunta: ¿cómo podría afectar la diversidad química de las galaxias en el desarrollo de vida extragaláctica?

Notas

[1] El nombre completo de ST11 es 2MASS J05264658-6848469. Esta joven estrella masiva de nombre poco pegadizo se define como un objeto estelar joven. Aunque parece ser una sola estrella, es posible que resulte ser un apretado cúmulo de estrellas, o posiblemente un sistema estelar múltiple. Fue objeto de observaciones por parte del equipo científico y los resultados les hicieron darse cuenta de que ST11 está envuelta por un núcleo molecular caliente.

[2] Un núcleo molecular caliente debe ser: (relativamente) pequeño, con un diámetro de menos de 0,3 años luz; tener una densidad de más de 100.000 millones de moléculas (1012) por metro cúbico (mucho menor que en la Tierra, pero alta para un ambiente interestelar); caliente en temperatura, a unos más –173 grados centígrados. Esto hace que esté, al menos, 80 grados centígrados más caliente que una nube molecular estándar, a pesar de tener una densidad similar. Estos corazones calientes se forman tempranamente en la evolución de estrellas masivas y juegan un papel clave en la formación de elementos químicos complejos en el espacio.

[3] Las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar cuando una estrella ha dejado de fusionar hidrógeno en helio generan elementos más pesados. Estos elementos más pesados quedan esparcidos por el espacio al morir las estrellas masivas que explotan como supernovas. Por lo tanto, como nuestro universo ha envejecido, ha aumentado la abundancia de elementos más pesados. Gracias a su baja abundancia de elementos más pesados, LMC proporciona una forma de penetrar en los procesos químicos que tenían lugar en el universo temprano.

Información adicional

Este trabajo de investigación se presenta en el artículo científico titulado “The Detection of a Hot Molecular Core in the Large Magellanic Cloud with ALMA” que se publica en la revista Astrophysical Journal el 9 de agosto de 2016.

El equipo está formado por Takashi Shimonishi (Instituto de Investigación de Vanguardia de Ciencias Interdisciplinares & Instituto de Astronomía, Universidad Tohoku, Japón); Takashi Onaka (Departamento de Astronomía, Universidad de Tokio, Japón); Akiko Kawamura (Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Japón) y Yuri Aikawa (Centro de Ciencias Computacionales, Universidad de Tsukuba, Japón).

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, Observatorio Astronómico Nacional de Japón) en Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (Observatorio Conjunto ALMA, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.

Ilustración del núcleo molecular caliente descubierto en la Gran Nube de Magallanes

Esta ilustración muestra las moléculas encontradas en un núcleo molecular caliente en la Gran Nube de  Magallanes con ALMA. Este núcleo es el primero de estos objetos hallado fuera de la Vía Láctea y tiene una composición química significativamente diferente de los que se encuentran en nuestra propia galaxia.
La figura es un trabajo derivado de las siguientes fuentes (ESO/M. Kornmesser; NASA, ESA y S. Beckwith (STScI) y el Equipo HUDF; NASA/ESA y el Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/HEI).

Crédito:

FRIS/Tohoku University

Los resultados de ALMA y la región vista en el infrarrojo

Esta figura muestra las observaciones del primer núcleo caliente hallado fuera de la Vía Láctea con ALMA y una vista de la región del cielo en luz infrarroja.

Izquierda: Distribución de líneas de emisión molecular de un núcleo molecular caliente en la Gran Nube de Magallanes observado con ALMA. Las emisiones de polvo, dióxido de azufre (SO2), óxido nítrico (NO) y formaldehído (H2CO) se muestran como ejemplos. Derecha: Una imagen infrarroja de la región circundante de formación estelar (basada en datos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA).

Crédito:

T. Shimonishi/Tohoku University, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)


Fuente: Observatorio Europeo Austral