Nubes de polvo y gas interestelar, aquí en la región “Cygnus-X” en la constelación de Swan. Crédito: ESA / PACS / SPIRE / Martin Hennemann & Frédérique Motte, Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA / Irfu – CNRS / INSU – Univ. Paris Diderot, Francia.
Astrofísicos de la Universidad de Jena (Alemania) demuestran que las partículas de polvo en el espacio se mezclan con hielo.
La materia entre las estrellas en una galaxia, llamada medio interestelar, consiste no solo en gas, sino también en una gran cantidad de polvo. En algún momento, las estrellas y los planetas se originaron en dicho entorno, porque las partículas de polvo pueden agruparse y fusionarse en cuerpos celestes. También tienen lugar importantes procesos químicos en estas partículas, de las cuales emergen moléculas orgánicas complejas, posiblemente incluso prebióticas. Sin embargo, para que estos procesos sean posibles, tiene que haber agua. En ambientes cósmicos particularmente fríos, el agua se presenta en forma de hielo. Sin embargo, hasta ahora, la conexión entre el hielo y el polvo en estas regiones del espacio no estaba clara. Un equipo de investigación de la Universidad Friedrich Schiller de Jena y el Instituto Max Planck de Astronomía ha demostrado ahora que las partículas de polvo y el hielo están mezcladas. Informan de sus hallazgos en la edición actual de la revista de investigación Nature Astronomy.
Mejor modelado de procesos físico-químicos en el espacio
“Hasta ahora, no sabíamos si el hielo está separado físicamente del polvo o mezclado con restos de polvo individuales”, explica el Dr. Alexey Potapov de la Universidad de Jena. “Comparamos los espectros de silicatos hechos en laboratorio, hielo de agua y sus mezclas con espectros astronómicos de envolturas protoestelares y discos protoplanetarios. Establecimos que los espectros son congruentes si el polvo de silicato y el hielo de agua se mezclan en estos entornos “.
Los astrofísicos pueden obtener información valiosa a partir de estos datos. “Necesitamos comprender las diferentes condiciones físicas en diferentes entornos astronómicos para mejorar el modelado de los procesos físico-químicos en el espacio”, dice Potapov. Este resultado permitiría a los investigadores estimar mejor la cantidad de material y hacer declaraciones más precisas sobre las temperaturas en diferentes regiones de los medios interestelar y circunestelar.
Agua atrapada en polvo
A través de experimentos y comparaciones, los científicos de la Universidad de Jena también observaron lo que sucede con el agua cuando aumentan las temperaturas y el hielo abandona el cuerpo sólido al que está unido y pasa a la fase gaseosa a unos 180 Kelvin (-93 grados). Celsius).
“Algunas moléculas de agua están tan fuertemente unidas al silicato que permanecen en la superficie o dentro de las partículas de polvo”, dice Potapov. “Sospechamos que esa ‘agua atrapada’ también existe en partículas de polvo en el espacio. Al menos eso es lo que sugiere la comparación entre los espectros obtenidos de los experimentos de laboratorio y los del llamado medio interestelar difuso. Encontramos indicios claros de que existen moléculas de agua atrapadas allí “.
La existencia de tal agua en estado sólido sugiere que también pueden estar presentes moléculas complejas en las partículas de polvo en el medio interestelar difuso. Si hay agua presente en tales partículas, no hay un camino muy largo para formar moléculas orgánicas complejas, por ejemplo. Esto se debe a que las partículas de polvo suelen estar formadas por carbono, entre otras cosas, que en combinación con agua y bajo la influencia de radiación ultravioleta como la que se encuentra en el medio ambiente, promueve la formación de metanol, por ejemplo. Ya se han observado compuestos orgánicos en estas regiones del medio interestelar, pero hasta ahora no se ha sabido dónde se originaron.
La presencia de agua en estado sólido también puede responder preguntas sobre otro elemento: aunque conocemos la cantidad de oxígeno en el medio interestelar, anteriormente no teníamos información sobre dónde se encuentra exactamente alrededor de un tercio de él. Los resultados de la nueva investigación sugieren que el agua en estado sólido en los silicatos es un depósito oculto de oxígeno.
¿El agua en estado sólido ayuda en la formación de planetas?
Además, el “agua atrapada” puede ayudar a comprender cómo se acumula el polvo, ya que podría promover la unión de partículas más pequeñas para formar partículas más grandes. Este efecto puede incluso funcionar en la formación de planetas. “Si logramos demostrar que existió, o podría existir, ‘agua atrapada’ en los componentes básicos de la Tierra, es posible que incluso haya nuevas respuestas a la pregunta de cómo llegó el agua a la Tierra”, dice Alexey Potapov. Pero hasta ahora, estas son solo suposiciones que los investigadores de Jena quieren seguir en el futuro.
Referencia: “Mezcla de polvo / hielo en regiones frías y agua en estado sólido en el medio interestelar difuso” por Alexey Potapov, Jeroen Bouwman, Cornelia Jäger y Thomas Henning, 21 de septiembre de 2020, Astronomía de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41550-020-01214-x
