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16 jun. 2020

Los ladrillos de la vida aparecen mucho antes que las estrellas

Aprovechando las largas horas de observación con un telescopio en el Observatorio Kitt Peak (Estados Unidos), los astrónomos estudiaron una nube de polvo y gas frío. Buscaban rastros de moléculas orgánicas, precursoras de la vida. Han encontrado más de lo esperado en regiones donde no se verán estrellas durante cientos de miles de años.

Los ladrillos de la vida - Una Galaxia Maravillosa
En la atmósfera de Titán , la luna más grande de Saturno , o en el océano de Encelado , el satélite helado de Júpiter . En meteoritos o incluso en nubes moleculares densas y frías donde se forman estrellas jóvenes. Los astrónomos han encontrado moléculas prebióticas , precursoras de la vida tal como la conocemos, en varios lugares de nuestro Universo . Pero los mecanismos subyacentes a su formación siguen siendo misteriosos.

Y el trabajo realizado por investigadores de la Universidad de Arizona (Estados Unidos) arroja nueva luz hoy. Descubrieron moléculas orgánicas complejas - metanol (CH 3 OH) y acetaldehído (CH 3 CHO) - ladrillos de la vida, en un vivero de estrellas que todavía tiene varios cientos de miles de años. para formar sus primeros protostars : la nube molecular de Tauro, a unos 440 años luz de nuestra Tierra .

Usando un instrumento del observatorio Kitt Peak (Arizona), los astrónomos estudiaron 31 núcleos más densos de esta nube molecular. Pasaron casi 500 horas observando estos núcleos pretellares, una oportunidad rara. Descubrir metanol en cada uno de ellos y acetaldehído en el 70% de ellos.

 
Radiotelescopio - Una Galaxia Maravillosa
Los núcleos prestelares son ambientes tranquilos y fríos que emiten solo señales débiles. Y fue la precisión y disponibilidad del radiotelescopio de aspecto milimétrico del Observatorio Kitt Peak lo que permitió a los astrónomos de la Universidad de Arizona (Estados Unidos) obtener imágenes útiles de algunos entre ellos, en la nube molecular de Tauro. © Jeff Mangum, NRAO

Un inventario de las próximas moléculas prebióticas.

Las teorías más comúnmente aceptadas, sin embargo, proponen un escenario en el que el calor protostar es necesario para la formación de moléculas orgánicas. Pero los resultados de los investigadores de la Universidad de Arizona y el descubrimiento de tantos precursores de la vida en polvo muy frío y nubes de gas sugieren que otros procesos deben estar funcionando.

Recuerde que los núcleos pretellares solo existen durante un período relativamente corto en la escala del Universo. Alrededor de un millón de años. Se forman en filamentos, el resultado del colapso de gases y polvo que forman nubes moleculares frías. Nuestro Sistema Solar nació de una nube similar a la de Tauro. "Observar estos núcleos pretellares es un poco como mirar un álbum de fotos con instantáneas tomadas de diferentes personas en diferentes etapas de sus vidas", dijo la astrónoma Samantha Scibelli en un comunicado de la Universidad de Arizona.

Para comprender mejor la evolución de las moléculas prebióticas, desde estos componentes básicos de la vida, hasta estas primeras etapas de la formación de estrellas, los investigadores de la Universidad de Arizona ahora planean estudiar cada uno de estos núcleos con más detalle. pretellar Objetivo: hacer un inventario de las moléculas orgánicas que contienen.

La química prebiótica puede comenzar tan pronto como nazca la estrella

Las moléculas complejas, orgánicas para algunos, se identificaron en una concentración de gas, L1544, que debería evolucionar hacia un colapso de la estrella del mismo tipo que el sol . La gran cantidad de ingredientes detectados por el radiotelescopio de 30 m del Iram sugiere que la química prebiótica puede iniciarse incluso antes de que se formen las estrellas.

L1544 - Una Galaxia Maravillosa
L1544 se encuentra en la región más brillante (a la izquierda) de esta parte de la nube molecular de Tauro, a 450 años luz de distancia, observada aquí en el infrarrojo medio con el telescopio espacial Herschel © Esa, Herschel, Spire

Ubicada en la región de la nube molecular de Tauro (TMC, Taurus Molecular Cloud) a unos 450 años luz de la Tierra, L1544 se considera un prototipo de núcleo pretellar. Se supone que esta concentración es una etapa temprana, antes del colapso gravitacional que conduce a la formación de una protostar del mismo tipo que nuestro sol. Se realizó un estudio espectral con el telescopio IRAM de 30 metros de diámetro, en el ASAI del "Gran Programa" (ver Encuestas Astroquímicas en IRAM) y reveló una gran cantidad de moléculas complejas, incluidas especies u orgánicas. COM (Moléculas orgánicas complejas) Oxigenado (rapplelons de que las moléculas orgánicas están compuestas de una cadena de átomos de carbono).

Se han detectado especies de monóxido de tricarbon (C 3 O), metanol (CH 3 OH), etanal (o acetaldehído, CH 3 CHO), ácido fórmico (HCOOH), ceteno (H 2 CCO) y propino (CH 3 CCH) con abundancias entre 5 x 10-11 y 5 x 10-9. Para explicar los del metanol, Charlotte Vastel y su equipo creen que el hielo en el que se forma el metanol sufre una foto-desorción no térmica en la capa externa en la que pueden penetrar los fotones FUV (ultravioleta lejano, ultravioleta) .distante). La presencia de moléculas orgánicas complejas (COM) podría explicarse, al igual que la del agua, que también proviene de la foto-desorción no térmica. Los modelos químicos parecen confirmar que la desorción de pequeñas cantidades de metanol y etileno (C 2 H 4 ) podría ser suficiente para explicar estas observaciones.

Espectro - Una Galaxia Maravillosa
Ejemplo de espectro adquirido entre 81 y 89 GHz que revela una gran cantidad de especies con algunas COM ( moléculas orgánicas complejas ). Este gráfico muestra la riqueza de parte del espectro obtenido entre 81 y 89 GHz, con la identificación de las líneas más fuertes. © CNRS, C. Vastel  y col. 2015

Química prebiótica iniciada desde las primeras etapas de la formación estelar.

Incluso más recientemente, se ha detectado un perfil complejo a aproximadamente 101 GHz. Los autores sospecharon que era la estructura hiperfina del radical cianometilo (CH 2 CN). Siguiendo cálculos espectroscópicos, los cosmoquímicos han demostrado la primera detección de la estructura fina e hiperfina de las formas orto y para de esta especie en el corazón todavía muy frío de L1544.

Estas observaciones ASAI publicadas en la revista  Astronomy & Astrophysics (A&A) revelan contenido orgánico muy rico dentro de L1544. Aunque es muy difícil predecir todos los procesos químicos que permiten que estas moléculas complejas se sinteticen durante la formación de una protoestrella de tipo solar, es tentador predecir, dada la riqueza excepcional de esta encuesta imparcial, que la química prebiótica se inicia en las primeras etapas de la formación estelar.

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