JWST detecta una molécula ionizada que podría estar involucrada en el surgimiento de la vida – Physics World

JWST detecta una molécula ionizada que podría estar involucrada en el surgimiento de la vida – Physics World

Marca de tiempo: 25 de julio de 2023 9:05 a. M.

Cationes de metilo en d203-506
Región de formación de estrellas: la imagen del instrumento de infrarrojo medio del JWST muestra una pequeña región de la nebulosa de Orión. En el centro de esta imagen está d203-506, donde los astrónomos observaron cationes de metilo por primera vez en d203-506. (Cortesía: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) y el equipo PDRs4All ERS)

Por primera vez, los astrónomos han observado la firma de cationes de metilo en un disco de formación de planetas. Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), un equipo dirigido por Olivier Berne en la Universidad de Toulouse ha demostrado que los cationes metilo, un importante precursor de la química orgánica compleja, se forman en la intensa radiación ultravioleta emitida por estrellas jóvenes masivas cercanas.

En la década de 1970, los astrónomos propusieron por primera vez que la molécula de catión metilo (CH3+) podría ser un desencadenante clave para la química orgánica compleja en el espacio, un proceso que eventualmente podría conducir al surgimiento de la vida. Evidencia de CH3+ en el espacio podría indicar la presencia de moléculas más grandes, pero hasta ahora, una combinación de factores ha significado que CH3+ no se había observado fuera del sistema solar.

El principal desafío que enfrentan quienes intentan observar el ion es que CH3+ no tiene un momento dipolar permanente que lo haga invisible para los radiotelescopios. Alternativamente, el ion se puede identificar a partir de las líneas espectroscópicas que imprime en la radiación infrarroja. Sin embargo, estas longitudes de onda son fuertemente absorbidas o dispersadas por la atmósfera de la Tierra, lo que las hace prácticamente imposibles de ver desde el suelo.

Enana roja joven

Desde su órbita muy por encima de la Tierra, el JWST ahora ha detectado esta firma espectroscópica en un sistema llamado d203-506, que se encuentra a 1350 años luz de distancia en la nebulosa de Orión. El sistema comprende una joven estrella enana roja que está rodeada por un disco formador de planetas.

porque CH3+  había sido tan difícil de alcanzar, el equipo de Berné luchó por identificar la firma, pero el equipo finalmente la identificó como la primera detección de CH interestelar3+. "Nuestro descubrimiento solo fue posible porque los astrónomos, modeladores y espectroscopistas de laboratorio unieron fuerzas para comprender las características únicas observadas por James Webb", explica un miembro del equipo. marie-aline martin-drumel en la Universidad Paris-Saclay.

El resultado es especialmente fascinante porque la nebulosa de Orión está repleta de estrellas jóvenes y masivas, que bañan d203-506 en una intensa radiación ultravioleta. Con base en las firmas químicas encontradas en los meteoritos, los astrónomos ahora creen ampliamente que los sistemas planetarios como el sistema solar alguna vez fueron bombardeados con niveles similares de radiación. Esta radiación puede haberse originado en estrellas masivas, como las que se formaron a partir de la misma nube de material que creó el Sol. Estas enormes estrellas luego se quemaron después de unos pocos millones de años.

Radiación destructiva

Aunque la intensa radiación ultravioleta es destructiva para las moléculas orgánicas complejas, estos últimos resultados sugieren que podría proporcionar la energía necesaria para ionizar el metano, lo que desencadenaría la producción de CH3+. Otro hallazgo interesante fue la falta de agua detectada en d203-506, que también podría estar relacionada con los altos niveles de radiación ultravioleta.

“Esto muestra claramente que la radiación ultravioleta puede cambiar por completo la química de un disco protoplanetario”, explica Berné. "En realidad, podría desempeñar un papel fundamental en las primeras etapas químicas de los orígenes de la vida al ayudar a producir CH3+ – algo que tal vez haya sido subestimado anteriormente”.

Este proceso podría permitir que emergieran moléculas más complejas más adelante, una vez que las estrellas masivas se hayan quemado. En este punto, los iones eventualmente podrían pasar a formar aminoácidos, nucleótidos y otros componentes moleculares clave de la vida.

En conjunto, el resultado es un hito clave en nuestra comprensión de la química de los sistemas estelares emergentes. “Esta detección de CH3+ no solo valida la increíble sensibilidad de [el JWST] sino que también confirma la importancia central postulada de CH3+ en química interestelar”, dice Martin-Drumel. A medida que JWST continúa su exploración del cielo, el equipo espera que su resultado sea solo el comienzo de una nueva ola de descubrimientos similares.

La investigación se describe en Naturaleza.

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