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Dimetil éter fue descubierto en un disco formador de planetas

Dimetil éter fue descubierto en un disco formador de planetas

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, investigadores del Observatorio de Leiden en los Países Bajos han detectado por primera vez dimetil éter en un disco de formación planetaria.

Con nueve átomos, esta es la molécula más grande identificada en un disco de este tipo hasta la fecha. También es un precursor de moléculas orgánicas más grandes que pueden dar lugar a la vida.

“A partir de estos resultados, podemos aprender más sobre el origen de la vida en nuestro planeta y, por lo tanto, tener una mejor idea del potencial de vida en otros sistemas planetarios. Es muy emocionante ver cómo estos resultados encajan en el panorama general”. ”, dijo Nashanti Bronken, estudiante de maestría en el Observatorio de Leiden, parte de la Universidad de Leiden, y autor principal del estudio publicado hoy en Astronomy and Astrophysics.

El dimetil éter es una molécula orgánica común en las nubes de formación de estrellas, pero no se había encontrado previamente en un disco de formación de planetas. Los investigadores también hicieron un descubrimiento tentativo de formiato de metilo, una molécula compleja similar al éter dimetílico que también es un bloque de construcción para moléculas orgánicas más grandes.

“Es realmente emocionante encontrar finalmente estas partículas grandes en los discos. Durante un tiempo pensamos que podrían no ser observables”, dice la coautora Alice Booth, quien también es investigadora en el Observatorio de Leiden.

Esta imagen compuesta del cúmulo Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA) muestra dónde encontrar varias partículas de gas en el disco alrededor de la estrella IRS 48, también conocida como Oph-IRS 48. El disco contiene una región con forma de nuez de anacardo en el sur parte, que atrapa granos de polvo del tamaño de un milímetro que puede acumularse y convertirse en objetos del tamaño de un kilómetro, como cometas, asteroides y posiblemente incluso planetas. Observaciones recientes han detectado varias moléculas orgánicas complejas en esta región, incluido el formaldehído (naranja), el metanol (verde) y el dimetil éter (azul), el último de los cuales es la molécula más grande encontrada en un disco de formación planetaria hasta la fecha. La emisión que indica la presencia de estas partículas es claramente más fuerte en la trampa de polvo del disco, mientras que el monóxido de carbono (púrpura) está presente en todo el disco de gas. La posición de la estrella central está marcada con una estrella. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Pohl, van der Marel et al., Bronken et al.

Las partículas se encontraron en el disco de formación de planetas alrededor de la joven estrella IRS 48 (también conocida como Oph-IRS 48) con la ayuda de ALMA, un observatorio propiedad del Observatorio Europeo Austral (ESO). IRS 48, ubicado a 444 años luz de distancia en la constelación de Ofiuco, ha sido objeto de numerosos estudios porque su disco contiene una “trampa de polvo” asimétrica con forma de nuez de cajú. Esta región, probablemente formada como resultado de un planeta recién nacido o una pequeña estrella compañera ubicada entre la estrella y la trampa de polvo, contiene una gran cantidad de granos de polvo de tamaño milimétrico que pueden agregarse y convertirse en objetos del tamaño de un kilómetro como cometas, asteroides y posiblemente planetas.

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Se cree que muchas moléculas orgánicas complejas, como el éter dimetílico, se originan en las nubes de formación de estrellas, incluso antes de que nazcan las estrellas mismas. En estos ambientes fríos, los átomos y moléculas simples como el monóxido de carbono se adhieren a los granos de polvo, forman una capa de hielo y experimentan reacciones químicas, lo que da como resultado moléculas más complejas. Los investigadores descubrieron recientemente que la trampa de polvo en el disco IRS 48 también es un depósito de hielo, que alberga granos de polvo encerrados en este hielo rico en partículas complejas. En esta región del disco, ALMA ahora ha detectado señales de una molécula de dimetil éter: a medida que el calor del IRS 48 calienta el hielo y lo convierte en gas, las moléculas atrapadas se liberan de las nubes frías y se vuelven detectables.

Estas imágenes del Atacama Large Millimeter/Submatter Array (ALMA) muestran dónde se encuentran varias moléculas de gas en el disco alrededor de la estrella IRS 48, también conocida como Oph-IRS 48. El disco contiene una región en forma de nuez de cajú al sur. El fragmento, que atrapa granos de polvo del tamaño de un milímetro que podrían agregarse y convertirse en objetos del tamaño de un kilómetro, como cometas, asteroides y posiblemente incluso planetas. Observaciones recientes han detectado varias moléculas orgánicas complejas en esta región, incluido el formaldehído (HCO; naranja), el metanol (CH3OH; verde) y el éter dimetílico (CH3OCH3; azul), el último de los cuales es la molécula más grande que se encuentra en un disco de formación de planetas. hasta la fecha. La emisión que indica la presencia de estas partículas es claramente más fuerte en la trampa de polvo del disco, mientras que el monóxido de carbono (CO; púrpura) está presente en todo el disco de gas. La ubicación de la estrella central está marcada con una estrella en las cuatro imágenes. La trampa de polvo tiene aproximadamente el mismo tamaño que el área absorbida por las emisiones de metanol, como se muestra en la parte inferior izquierda. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Pohl, van der Marel et al., Bronken et al.

“Lo que hace que esto sea aún más emocionante es que ahora sabemos que estas moléculas complejas más grandes están disponibles para alimentar los planetas que se forman en el disco”, explica Booth. “Esto no se sabía anteriormente porque estas partículas están ocultas en el hielo en la mayoría de los sistemas”.

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El descubrimiento del dimetil éter sugiere que muchas otras moléculas complejas que se encuentran comúnmente en las regiones de formación de estrellas también pueden estar al acecho en las estructuras heladas de los discos de formación de planetas. Estas moléculas son un precursor de las moléculas prebióticas, como los aminoácidos y los polisacáridos, que son algunos de los componentes básicos de la vida.

Al estudiar su formación y evolución, los investigadores pueden comprender mejor cómo las moléculas prebióticas llegan a los planetas, incluido el nuestro. “Estamos increíblemente emocionados de que ahora podamos comenzar a seguir el viaje completo de estas partículas complejas desde las nubes que forman las estrellas hasta los discos que forman los planetas y los cometas. Esperamos que a través de más observaciones podamos acercarnos un paso más a la comprensión. el origen de las partículas prebióticas en nuestro sistema solar”, dice Ninke van der Marel, investigadora del Observatorio de Leiden que también participó en el estudio.

Los estudios futuros del IRS 48 con el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, actualmente en construcción en Chile y cuyo inicio de operaciones está programado para fines de esta década, permitirán al equipo estudiar la química de las regiones internas del disco, donde se pueden formar planetas como la Tierra. .

más información
Esta investigación se presentó en el artículo “Trampa de hielo asimétrica maestra en un disco planetario: 3. Primera detección de dimetil éter” (DOI: 10.1051/0004-6361/202142981) que aparecerá en Astronomy & Astrophysics.

Esta publicación se lanzó el Día Internacional de la Mujer de 2022 e incluye investigaciones de seis investigadoras.

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El equipo está formado por Nashanty GC Brunken (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Países Bajos) [Leiden]), Alicia S. Booth (Leiden), Margot Lemker (Leiden), Boneh Nazari (Leiden), Ninke van der Marel (Leiden), Ewen F van Dyschoek (Observatorio de Leiden, Instituto Max Planck para Misiones Extranjeras, Garching, Alemania)

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Trampa de hielo asimétrica principal en un disco planetario III. Primera detección de dimetil éterAstronomía y astrofísica

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