Gracias a imágenes tomadas con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array), un equipo internacional de científicos está trazando un mapa de las sustancias químicas que se encuentran en cinco discos protoplanetarios, esas regiones de polvo y gas donde se forman los planetas y se localizan alrededor de estrellas jóvenes.

El proyecto, llamado “Moléculas con ALMA a escalas de formación de planetas”, ha dado como resultado una serie de veinte artículos que serán publicados en una edición especial de la revista Astrophysical Journal Supplement.

Los nuevos mapas revelan que las sustancias químicas de los discos protoplanetarios no están ubicadas uniformemente en cada disco; en cambio, cada uno es una sopa formadora de planetas con una mezcla distinta de moléculas. Los resultados sugieren que la formación de planetas se produce en diversos entornos químicos y que, a medida que se forman, cada planeta puede estar expuesto a moléculas muy diferentes según su ubicación en un disco. Lo sorprendente es que en cuatro de los cinco discos observados se encontraron depósitos de moléculas orgánicas complejas capaces de crear moléculas biológicamente significativas. La presencia de las moléculas es significativa porque son «trampolines» entre moléculas más simples basadas en carbono, como el monóxido de carbono, que se encuentra en abundancia en el espacio, y moléculas más complejas que se requieren para crear y mantener la vida.

“Estos discos formadores de planetas están repletos de moléculas orgánicas, algunas de las cuales están implicadas en los orígenes de la vida aquí en la Tierra”, explica Karin Öberg, astrónoma del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), que dirigió el proyecto de elaboración de mapas. “Los compuestos químicos en cada disco afectarán en última instancia el tipo de planetas que se forman y determinarán si los planetas pueden albergar vida o no”.

ALMA – observando la química en las profundidades del espacio

La investigación ha sido posible gracias a los avances en la capacidad del telescopio ALMA para detectar señales muy débiles de las moléculas en las regiones más frías del espacio exterior.

En ALMA se combina una red de más de 60 antenas para que el observatorio pueda detectar la señal de estas moléculas. Cada molécula emite luz en longitudes de onda claramente diferentes produciendo una «huella digital» espectral única. Estas huellas dactilares permiten a los científicos identificar la presencia de moléculas e investigar sus propiedades.

«El poder de ALMA nos ha permitido, por primera vez, medir la distribución y composición del material que está construyendo planetas alrededor de estrellas jóvenes cercanas. El telescopio es lo suficientemente potente como para lograr esto, incluso para moléculas grandes y complejas que son precursoras de vida”, explica Catherine Walsh, investigadora de la Universidad de Leeds y participante en el proyecto.

El equipo de investigación estaba buscando tres moléculas: cianoacetileno (HC3N), acetonitrilo (CH3CN) y ciclopropenilideno (c-C3H2), en cinco discos protoplanetarios, conocidos como IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 y MWC 480. El Los discos protoplanetarios oscilan entre 300 y 500 años luz de la Tierra. Todos los discos muestran firmas de formación planetaria en curso.

Los discos protoplanetarios «alimentan» a los planetas jóvenes

El disco protoplanetario que rodea a un planeta joven lo “alimentará” con material a medida que este se forma. Por ejemplo, se cree que la Tierra joven fue sembrada con material a través de los impactos de asteroides y cometas que se habían formado en el disco protoplanetario alrededor del Sol.

Una de las siguientes preguntas que los investigadores quieren investigar es si existen moléculas aún más complejas en los discos protoplanetarios.

«Si encontramos moléculas como estas en cantidades tan grandes, nuestro conocimiento actual de la química interestelar sugiere que también deberían ser observables moléculas aún más complejas», ha indicado John Ilee, investigador de la Universidad de Leeds que también participó en el trabajo.