Los científicos que utilizan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA han confirmado la presencia de moléculas cargadas eléctricamente en el espacio en forma de pelotas de fútbol, arrojando luz sobre los misteriosos contenidos del medio interestelar (ISM), el gas y el polvo que llena el espacio interestelar.
Dado que las estrellas y los planetas se forman a partir de nubes de polvo y gas que se colapsan en el espacio, «el ISM difuso puede considerarse como el punto de partida de los procesos químicos que en última instancia dan origen a los planetas y la vida», dijo Martin Cordiner de la Universidad Católica de América. Washington. «La identificación completa de su contenido proporciona información sobre los ingredientes disponibles para crear estrellas y planetas». Cordiner, quien está estacionado en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, es el autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado el 22 de abril en Astrofísica. Letras de la revista .
Las moléculas identificadas por Cordiner y su equipo son una forma de carbono llamada «Buckminsterfullerene», también conocida como «Buckyballs», que consta de 60 átomos de carbono (C 60 ) dispuestos en una esfera hueca. Se ha encontrado C 60 en algunos casos raros en la Tierra en rocas y minerales, y también puede aparecer en hollín de combustión a alta temperatura.
C 60 se ha visto en el espacio antes. Sin embargo, esta es la primera vez que se confirma que una versión con carga eléctrica (ionizada) está presente en el ISM difuso. El C 60 se ioniza cuando la luz ultravioleta de las estrellas extrae un electrón de la molécula, lo que le da al C 60 una carga positiva (C 60 + ). «El ISM difuso fue históricamente considerado como un entorno demasiado duro y tenue para que se produjera una abundancia apreciable de moléculas grandes», dijo Cordiner. “Antes de la detección de C 60 , las moléculas más grandes conocidas en el espacio tenían solo 12 átomos de tamaño. Nuestra confirmación de C 60 + muestra lo compleja que puede llegar a ser la astroquímica, incluso en la densidad más baja, en los entornos más fuertemente irradiados con radiación ultravioleta de la Galaxia «.
La vida como la conocemos se basa en moléculas que contienen carbono, y este descubrimiento muestra que las moléculas de carbono complejas pueden formarse y sobrevivir en el entorno hostil del espacio interestelar. «De alguna manera, la vida puede considerarse como lo último en complejidad química», dijo Cordiner. «La presencia de C 60 demuestra inequívocamente un alto nivel de complejidad química intrínseca a los ambientes espaciales, y apunta a una gran probabilidad de que otras moléculas extremadamente complejas, que contienen carbono, surjan espontáneamente en el espacio».
La mayor parte del ISM es hidrógeno y helio, pero tiene muchos compuestos que no han sido identificados. Dado que el espacio interestelar es tan remoto, los científicos estudian cómo afecta la luz de estrellas distantes para identificar sus contenidos. A medida que la luz de las estrellas pasa a través del espacio, los elementos y compuestos en el ISM absorben y bloquean ciertos colores (longitudes de onda) de la luz. Cuando los científicos analizan la luz de las estrellas separándola en sus colores componentes (espectro), los colores que se han absorbido aparecen tenues o ausentes. Cada elemento o compuesto tiene un patrón de absorción único que actúa como una huella digital que permite su identificación. Sin embargo, algunos patrones de absorción del ISM cubren una gama más amplia de colores, que parecen diferentes de cualquier átomo o molécula conocida en la Tierra. Estos patrones de absorción se denominan bandas interestelares difusas (DIB).
Se puede asignar un DIB encontrando una coincidencia precisa con la huella dactilar de absorción de una sustancia en el laboratorio. Sin embargo, hay millones de estructuras moleculares diferentes para probar, por lo que tomaría muchas vidas probarlas todas.
«Hoy en día, se conocen más de 400 DIB, pero (aparte de los pocos recientemente atribuidos a C 60 + ), ninguno se ha identificado de manera concluyente», dijo Cordiner. “En conjunto, la aparición de los DIB indica la presencia de una gran cantidad de moléculas ricas en carbono en el espacio, algunas de las cuales pueden eventualmente participar en la química que da origen a la vida. Sin embargo, la composición y las características de este material seguirán siendo desconocidas hasta que se asignen los DIB restantes «.
Décadas de estudios de laboratorio no han podido encontrar una coincidencia precisa con ningún DIB hasta el trabajo en C 60 + . En el nuevo trabajo, el equipo pudo hacer coincidir el patrón de absorción visto desde el C 60 + en el laboratorio al de las observaciones del ISM realizadas por el Hubble, confirmando la asignación recientemente reclamada por un equipo de la Universidad de Basilea, Suiza, cuyos estudios de laboratorio proporcionaron Los datos de comparación C 60 + requeridos . El gran problema para detectar C 60 + con los telescopios convencionales en tierra es que el vapor de agua atmosférico bloquea la vista del C 60 +patrón de absorción. Sin embargo, en órbita sobre la mayor parte de la atmósfera en el espacio, el telescopio Hubble tiene una vista clara y sin obstrucciones. Sin embargo, todavía tenían que empujar Hubble mucho más allá de sus límites habituales de sensibilidad para tener la oportunidad de detectar las huellas débiles de C 60 + .
Las estrellas observadas eran todas supergigantes azules, ubicadas en el plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea. El material interestelar de la Vía Láctea se encuentra principalmente en un disco relativamente plano, por lo que las líneas de visión a las estrellas en el plano galáctico atraviesan las mayores cantidades de materia interestelar y, por lo tanto, muestran las características de absorción más fuertes debido a las moléculas interestelares.
La detección de C 60 + en el ISM difuso respalda las expectativas del equipo de que las moléculas muy grandes que contienen carbono probablemente sean candidatas para explicar muchos de los DIB restantes, no identificados. Esto sugiere que los futuros esfuerzos de laboratorio miden los patrones de absorción de los compuestos relacionados con C 60 + , para ayudar a identificar algunos de los DIB restantes.
El equipo está buscando detectar C 60 + en más entornos para ver qué tan extendidos están los buckyballs en el Universo. Según Cordiner, según sus observaciones hasta ahora, parece que C 60 + está muy extendido en la Galaxia.
Este trabajo fue financiado por la NASA con una subvención del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial. El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI, por sus siglas en inglés) en Baltimore, Maryland, conduce las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, DC La NASA está explorando nuestro Sistema Solar y más allá, descubriendo mundos, estrellas y misterios cósmicos cerca y lejos con nuestra poderosa flota de misiones espaciales y terrestres.
