por Mireya Etxaluze y Isabel Aleman *
17 Junio 2014

del Sitio Web Astromol

Descubierta la Presencia de la Especie OH+ en Torno a Estrellas Moribundas

* A trav�s de Agencia SINC, hemos recibido un comentario en twitter de C�sar Tom� (@EDocet) corrigiendo una cuesti�n de definiciones qu�micas.

Anteriormente el titular rezaba "Descubierta la presencia de la mol�cula OH+ en torno a estrellas moribundas". La correcci�n est� relacionada con la palabra "mol�cula", y quien nos corrigi� est� en lo cierto: una mol�cula es, por definici�n, una entidad neutra compuesta por m�s de un �tomo.

Nosotros hablamos de OH+, por tanto, cargado positivamente (en definitiva, un i�n).

En astrof�sica, al hablar de mol�culas, pensamos directamente en una entidad formada por m�s de un �tomo (sea cati�n, ani�n, o neutro), pero, siendo rigurosos, OH+ ser�a un i�n molecular en lugar de una mol�cula.

La astrof�sica tendr� que ir adapt�ndose para acercar sus definiciones hacia la qu�mica y ser m�s correctos.

Nebulosa de la H�lice.

Cr�ditos: HST (Hubble Space Telescope).

Las investigaciones han desvelado que la especie OH+, esencial para la formaci�n de agua, se encuentra presente en los ardientes restos de estrellas moribundas de tipo solar.

Dos trabajos han sacado a la luz este hallazgo, uno de ellos liderado por un miembro de ASTROMOL y llevado a cabo con datos del telescopio espacial Herschel (de la Agencia Espacial Europea, ESA).

Un trabajo liderado por cient�ficos de ASTROMOL, con Mireya Etxaluze a la cabeza (Grupo de Astrof�sica Molecular del �Instituto de Ciencia de Materiales (ICMM) del CSIC, Espa�a), ha descubierto la presencia de OH+ en la Nebulosa de la H�lice, la nebulosa planetaria m�s cercana a nuestro Sistema Solar, a una distancia de 700 a�os luz.

La estrella central de la Nebulosa de la H�lice tiene, aproximadamente, la mitad de la masa de nuestro Sol, y alcanza una temperatura de alrededor de 120.000� C.

Se sabe que las capas de material que la estrella expulsa, y que toman la apariencia de un ojo en las im�genes captadas en el rango �ptico de la luz, contienen una rica variedad de mol�culas.

Pero encontrar OH+ alrededor de las nebulosas planetarias ha sido una sorpresa inesperada: dos estudios independientes han identificado, por primera vez, la presencia de este i�n, necesario para la formaci�n de agua.

C�mo nace una nebulosa planetaria

Cuando estrellas de una masa entre baja y media, similares a nuestro Sol, llegan al final de sus vidas, suelen convertirse en densas enanas blancas, liberando polvo y gas al medio interestelar en forma de capas y creando un caleidoscopio de intrincados patrones conocidos como "nebulosas planetarias".1

Tal y como ocurre con las impresionantes explosiones de supernovas, provocadas por la muerte de estrellas m�s masivas, los cantos de cisne de las estrellas responsables del nacimiento de nebulosas planetarias tambi�n enriquecen el medio interestelar local con elementos a partir de los cuales surgir�n las generaciones de estrellas posteriores.

Mientras que las supernovas son capaces de forjar los elementos m�s pesados, las nebulosas planetarias contienen una gran proporci�n de los elementos m�s ligeros, los denominados "elementos para la vida", como el carbono, el nitr�geno y el ox�geno.

Este proceso ocurre cuando la estrella central se hincha, transform�ndose en una gigante roja, volvi�ndose inestable y expulsando sus capas externas hacia el entorno que la rodea. Finalmente, el n�cleo restante de la estrella se convierte en una ardiente enana blanca que emana radiaci�n ultravioleta.

Esta intensa radiaci�n destruye las mol�culas que previamente hab�an sido expulsadas por la estrella, mol�culas que se encuentran sujetas a los grumos o anillos de material vistos en la periferia de las nebulosas planetarias. Hasta hace poco se pensaba que los ambientes con alta radiaci�n restring�an la formaci�n de nuevas mol�culas.

Pero, en dos estudios diferentes, dos equipos de investigaci�n han descubierto que la especie OH+, esencial para la formaci�n de agua, parece decantarse por ambientes hostiles como este e, incluso, es posible que estos entornos sean necesarios para su formaci�n.

En un estudio dirigido por Isabel Aleman, de la Universidad de Leiden (Pa�ses Bajos), se analizaron 11 nebulosas planetarias, pero s�lo tres conten�an OH+:

Aunque el tr�o ten�a algo en com�n: que albergaban a las estrellas m�s calientes, con temperaturas superiores a 100.000� C.

"Creemos que una de las claves m�s importantes es la presencia de densos grumos de gas y polvo", afirma Aleman.

"La radiaci�n ultravioleta emitida por la vieja estrella caliente, interact�a con los grumos, desencadenando reacciones qu�micas que provocan la formaci�n de OH+."

El trabajo de ASTROMOL

El estudio dirigido por Mireya Etxaluze, miembro del equipo de ASTROMOL en el Grupo de Astrof�sica Molecular del �Instituto de Ciencia de Materiales (ICMM) del CSIC (Espa�a), se ha centrado en la Nebulosa de la H�lice.

Seg�n declara Etxaluze, el sondeo llevado a cabo con el sat�lite espacial Herschel, detect� que,

"las mol�culas previamente expulsadas por la estrella en forma de CO, son destruidas por el potente campo de radiaci�n en las regiones donde se forman los iones OH+. Los grumos m�s protegidos tienen una qu�mica diferente".

Para Jos� Cernicharo, coordinador del grupo ASTROMOL,

"La interpretaci�n de las observaciones ha requerido un esfuerzo coordinado multidisciplinar que solo el Consolider Astromol podr�a ofrecer".

Qu�micos, f�sicos y astr�nomos han trabajado juntos para caracterizar los procesos qu�micos y f�sicos que dan lugar a OH+, especie clave para la formaci�n del agua.

ASTROMOL ha coordinado c�lculos de la interacci�n colisional de OH+ con H2 y H, analizado los niveles de energ�a vibracionales y electr�nicos de OH+ y modelizando, en un contexto astrof�sico, c�mo esta especie puede formarse y emitir en esos objetos tan iluminados por el ultravioleta.

"La proximidad de la Nebulosa de la H�lice nos ofrece una gran oportunidad: tenemos un laboratorio natural a las puertas de nuestro vecindario c�smico para estudiar con m�s detalle la qu�mica de estos objetos y su papel en el reciclaje de las mol�culas a trav�s del medio interestelar", ha concluido Etxaluze.

Nebulosa de la H�lice observada en el rango �ptico con el telescopio espacial Hubble.

La imagen de los contornos superpuestos, obtenida con el telescopio espacial Herschel

en el rango infrarrojo, traza la distribuci�n de los granos de polvos a lo largo de los anillos.

El espectro obtenido por Herschel en la direcci�n de los anillos

est� caracterizado por las l�neas en emisi�n de las mol�culas de CO y los iones OH+.

Cr�ditos:

Imagen �ptica - Telescopio Espacial Hubble Space Telescope (NASA/JPLCaltech);

imagen infrarroja - ESA/Herschel/SPIRE, publicada en Etxaluze et al. (2014);

espectro infrarrojo - ESA/Herschel/SPIRE-FTS/MESS, publicado en Etxaluze et al. (2014).

Notas

  1. Las nebulosas planetarias no tienen nada que ver con los planetas: el astr�nomo William Herschel las denomin� as� a finales del siglo XVIII porque, a� trav�s de su telescopio, parec�an difusos objetos circulares.

  2. Al parecer existen dos nebulosas con el mismo nombre ("Little Gem"): NGC 6445 y NGC 6818. Si bien es cierto que la m�s conocida es NGC 6818, NGC 6445 apareci� por error en el Sky Catalogue del a�o 2000 (Vol. 2) y, desde entonces, tambi�n se denomina as�.

M�s informaci�n

Art�culos cient�ficos

Ambos publicados en la revista�Astronomy & Astrophysics con datos del sondeo HerPlaNS (Herschel planetary nebula survey) y MESS (Mass loss of Evolved StarS):

Enlaces

Contacto para prensa:

  • Mireya Etxaluze
    Grupo de Astrof�sica Molecular
    Instituto de Ciencia de Materiales (CSIC), Espa�a.
    Email:
    [email protected]

  • Isabel Aleman
    Observatorio de Leiden (Universidad de Leiden), Pa�ses Bajos.
    Email:
    [email protected]