El Telescopio Espacial James Webb (JWST) nos ha regalado otra imagen para el recuerdo, pero esta vez, la belleza esconde un descubrimiento fundamental sobre la química del universo. Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el potente ojo infrarrojo del Webb para desentrañar la compleja estructura de NGC 6302, más conocida como la Nebulosa de la Mariposa.
Tratando de resolver una gran pregunta de la astrofísica. El equipo de científicos ha encontrado en esta nebulosa lo que podría ser la primera evidencia directa de un lugar de formación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) en una nebulosa planetaria.
Estas moléculas, compuestas de carbono y fundamentales para la química prebiótica, son un ingrediente esencial en el cosmos, y entender dónde y cómo se crean es una de las grandes preguntas de la astrofísica.
Un rompecabezas químico en el corazón de la mariposa. La Nebulosa Mariposa, ubicada a unos 3.800 años luz de distancia, es el espectacular remanente de una estrella moribunda mucho más masiva que nuestro Sol. En su centro se encuentra una de las estrellas más calientes conocidas, con una temperatura superficial de aproximadamente 220.000 kelvins. Esta estrella bombardea con radiación ultravioleta los restos de gas y polvo que ella mismo expulsó, creando las intrincadas y luminosas ‘alas’ que le dan su característico nombre.
Sin embargo, NGC 6302 presentaba un enigma que traía de cabeza a los científicos. Su espectro mostraba la presencia simultánea de polvo rico en oxígeno (como los silicatos cristalinos) y de moléculas ricas en carbono (los PAH). Esto es extremadamente inusual, ya que la química de una estrella evolucionada suele decantarse por uno de los dos elementos, dependiendo de si en su atmósfera hay más carbono o más oxígeno. Encontrar ambos en abundancia era como mezclar agua y aceite.
El Webb enciende la luz en la oscuridad. Utilizando el instrumento MIRI (Mid-infrared Instrument) del JWST, los investigadores liderados por Mikako Matsuura de la Universidad de Cardiff, lograron crear un mapa químico detallado del corazón de la nebulosa, una zona densa y oscurecida por el polvo.
Este mapa se mereció un artículo en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society donde se revelaba una estructura mucho más dinámica y compleja de lo que se pensaba.
Un tesoro astronómico. El estudio confirmó la existencia de un denso disco de polvo y gas que rodeaba a la estrella central. Y el disco es un auténtico tesoro, pues no solo contiene una masa enorme (entre 0,8 y 3 veces la masa de nuestro Sol), sino que está compuesto por granos de silicatos cristalinos de gran tamaño.
Esto apoya la teoría de que este polvo se formó en un entorno de alta intensidad y de forma lenta, condiciones que se darían en un disco estable, quizás influenciado por una estrella compañera, y no en el viento estelar rápido y caótico.
Burbujas violentas y una fábrica de PAH. Uno de los hallazgos más sorprendentes es que la nebulosa no se está formando por un viento estelar continuo y suave. En su lugar, Webb revela que la estrella central ha generado una serie de ‘burbujas’ de gas caliente en expulsiones violentas e intermitentes. Es precisamente en el borde de una de estas «burbujas internas» donde se produjo el momento «eureka». Los científicos observaron una clara estratificación de los materiales.
En concreto, se vio una capa interna de gases altamente ionizados, como el magnesio y el silicio, muy cerca de la estrella. Más afuera una capa de hidrógeno ionizado. Y coincidiendo con esta capa, o ligeramente más afuera, una capa de hidrógeno molecular. Pero lo más interesante es que la emisión de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) se encuentra todavía más al exterior de las capas.
Algo inusual a lo ya conocido. Esta disposición es diferente a la de otras regiones de formación estelar bien estudiadas, como la Barra de Orión. Los investigadores argumentan que la onda de choque generada por la expansión de la burbuja caliente crea las condiciones perfectas de radiación y temperatura en el material que tiene justo delante.
Este frente de choque desencadena una química que permite la formación de moléculas PAH en esa franja específica. En lugar de ser restos del pasado de la estrella, estas moléculas complejas se estarían fabricando ahora mismo, como resultado de la violenta dinámica de la nebulosa.
¿Por qué es importante? Con esta investigación se ha podido dar un primer paso para descifrar el origen de moléculas complejas en nuestro universo, que se consideran bloques de construcción fundamentales para los precursores de la vida. Entender dónde y cómo se fabrican en el cosmos es crucial para comprender el ciclo del carbono en el universo y la disponibilidad de ingredientes prebióticos en las galaxias que den una nueva vida.
El estudio también demuestra que la Nebulosa de la Mariposa no se formó por un viento estelar suave y continuo, sino por una serie de estallidos violentos y energéticos. Esto cambia nuestra comprensión sobre cómo mueren las estrellas como el Sol y cómo devuelven sus elementos al espacio, demostrando que la fase final de la vida de una estrella puede ser un proceso mucho más dinámico de lo que se pensaba.
Imágenes | NASA
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La noticia
El James Webb apunta a la Nebulosa de la Mariposa y resuelve uno de sus grandes misterios: una «fábrica» de moléculas clave para la vida
fue publicada originalmente en
Xataka
por
José A. Lizana
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