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Webb permite detectar una molécula capaz de crear otras más complejas / Webb makes first detection of crucial carbon molecule in a planet-forming disc

Por Europa Press -junio 27, 2023 – El hallazgo del telescopio resulta importante para estudiar la química en entornos astronómicos similares

Un equipo internacional de científicos utilizó los datos recogidos por el telescopio espacial James Webb para detectar por primera vez una molécula de carbono conocida como catión metileno (CH3+). La sustancia se localizó en el disco de formación planetaria (protoplanetario) que rodea a una estrella joven, según un estudio realizado por un equipo con participación española.

El catión metileno se considera «especialmente importante» al tener la propiedad de reaccionar con una amplia gama de moléculas. Puede iniciar así el crecimiento de otras más complejas. Esta es la primera vez que se detecta desde que se teorizó sobre su «papel vital» en la química.

En concreto, se localizó en el disco planetario d203-506, situado a unos 1.350 años luz, en la nebulosa de Orión. Se trata de una pequeña estrella enana roja, con una masa de sólo una décima parte de la del Sol, que recibe bombardeos de radiación ultravioleta. Así lo detalló en un comunicado en la página web de Webb.

En este sentido, se subrayó que la mayoría de los discos protoplanetarios que forman planetas pasan por un periodo de radiación ultravioleta intensa. Así habría ocurrido en el disco protoplanetario que dio lugar al Sistema Solar, que también recibió una gran cantidad de radiación ultravioleta emitida por una estrella compañera del Sol que murió hace mucho tiempo.

La radiación ultravioleta

De este modo, el estudio predice que la presencia de CH3+ está, relacionada con la radiación ultravioleta, que proporciona la fuente de energía necesaria para que se forme el CH3+. El periodo de radiación ultravioleta experimentado por ciertos discos parece tener un profundo impacto en su química. Por ejemplo, las observaciones Webb de discos protoplanetarios que no están sometidos a una intensa radiación ultravioleta procedente de una fuente cercana muestran una gran abundancia de agua. Esto genera un contraste con d203-506, donde el equipo no pudo detectar agua en absoluto.

El autor principal, Olivier Berné, de la Universidad de Toulouse (Francia), explicó en este sentido que «esto demuestra claramente que la radiación ultravioleta puede cambiar por completo la química de un disco protoplanetario». «De hecho, podría desempeñar un papel fundamental en las primeras etapas químicas de los orígenes de la vida al ayudar a producir CH3+. Algo que quizá se haya subestimado anteriormente», ha sentenciado.

Por su parte, la espectroscopista y miembro del equipo científico del estudio, Marie-Aline Martin, de la Universidad de París-Saclay (Francia), destacó que «esta detección de la molécula no sólo valida la increíble sensibilidad de James Webb, sino que también confirma la postulada importancia central del CH3+ en la química interestelar».

Webb makes first detection of crucial carbon molecule in a planet-forming disc

An international team of scientists have used data collected by the NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope to detect a molecule known as the methyl cation (CH3+) for the first time, located in the protoplanetary disc surrounding a young star. They accomplished this feat with a cross-disciplinary expert analysis, including key input from laboratory spectroscopists.

This simple molecule has a unique property: it reacts relatively inefficiently with the most abundant element in our Universe (hydrogen) but reacts readily with other molecules and therefore initiates the growth of more complex carbon-based molecules. Carbon chemistry is of particular interest to astronomers because all known life is carbon-based. The vital role of CH3+ in interstellar carbon chemistry was predicted in the 1970s, but Webb’s unique capabilities have finally made observing it possible — in a region of space where planets capable of accommodating life could eventually form.

Carbon compounds form the foundations of all known life, and as such are of a particular interest to scientists working to understand both how life developed on Earth, and how it could potentially develop elsewhere in our Universe. As such, interstellar organic chemistry is an area of keen fascination to astronomers who study the places where new stars and planets form. Molecular ions containing carbon are especially important, because they react with other small molecules to form more complex organic compounds even at low interstellar temperatures.

The methyl cation (CH3+) is one such carbon-based ion. CH3+ has been posited by scientists to be of particular importance since the 1970s and 1980s. This is due to a fascinating property of CH3+, which is that it reacts with a wide range of other molecules. This little cation is significant enough that it has been theorised to be the cornerstone of interstellar organic chemistry, yet until now it has never been detected.

The unique properties of the James Webb Space Telescope made it the ideal instrument to search for this crucial cation — and already, a group of international scientists have observed it with Webb for the first time. Marie-Aline Martin of Paris-Saclay University, France, a spectroscopist and science team member, explains: “This detection of CH3+ not only validates the incredible sensitivity of James Webb but also confirms the postulated central importance of CH3+ in interstellar chemistry.”

The CH3+ signal was detected in the star-protoplanetary disc system known as d203-506, which is located about 1350 light years away, in the Orion Nebula. Whilst the star in d203-506 is a small red dwarf star, with a mass only about a tenth of the Sun’s, the system is bombarded by strong ultraviolet radiation from nearby hot, young, massive stars.

Scientists believe that most planet-forming protoplanetary disks go through a period of such intense ultraviolet radiation, since stars tend to form in groups that often include massive, ultraviolet-producing stars.

Fascinatingly, evidence from meteorites suggest that the protoplanetary disc that went on to form our Solar System was also subject to a vast amount of ultraviolet radiation — emitted by a stellar companion to our Sun that has long since died (massive stars burn brightly and die much faster than less massive stars).

The confounding factor in all this is that ultraviolet radiation has long been considered to be purely destructive to the formation of complex organic molecules — and yet there is clear evidence that the only life-supporting planet that we know of was born from a disc that was heavily exposed to it.

more in original source  https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Webb_makes_first_detection_of_crucial_carbon_molecule_in_a_planet-forming_disc