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. París Diderot, Francia.
La materia entre las estrellas en una galaxia, llamada medio interestelar, consiste no solo en gas, pero también de una gran cantidad de polvo. En algún momento, estrellas y planetas se originaron en tal ambiente, porque las partículas de polvo pueden agruparse y fusionarse en cuerpos celestes. También se llevan a cabo importantes procesos químicos en estas partículas, de donde emergen moléculas complejas orgánicas, 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. Hasta ahora, sin embargo, 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 sus hallazgos en la edición actual de la revista de investigación. Astronomía de la naturaleza .
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 fabricados 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 de estos datos. "Necesitamos comprender las diferentes condiciones físicas en diferentes entornos astronómicos, para mejorar el modelado de 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.
Comparar los espectros de absorción de una muestra de laboratorio (de silicatos, hielo de agua y compuestos orgánicos) y el medio interestelar difuso de la región de formación estelar Cygnus X (región encerrada en un círculo en la imagen de la derecha). Tanto la muestra de laboratorio (línea roja) como el polvo interestelar (puntos blancos) muestran bandas (barras azules) que indican la presencia de agua en estado sólido. Crédito:Axel M. Quetz / Max-Planck-Institut für Astronomie
Agua atrapada en polvo
Mediante experimentos y comparaciones, Los científicos de la Universidad de Jena también observaron lo que sucede con el agua cuando las temperaturas aumentan 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 las 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 en dichas partículas, no es un camino muy largo para complejas moléculas orgánicas, por ejemplo. Esto se debe a que las partículas de polvo suelen estar formadas por carbono, entre otras cosas, cuales, 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. 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 probar que existió, o podría existir, 'agua atrapada' en los bloques de construcción de la Tierra, posiblemente 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.
