30.06.2022 - Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Un sanitizador en la región del centro galáctico

Detección interestelar de isopropanol en Sagitario B2

Un grupo internacional de investigadores dirigido por Arnaud Belloche (MPIfR, Bonn, Alemania) informa de la primera identificación de isopropanol en el espacio interestelar, una sustancia que se utiliza como desinfectante en la Tierra. El isopropanol es el mayor alcohol detectado hasta ahora, lo que demuestra la creciente complejidad de los miembros de una de las clases de moléculas más abundantes que pueden encontrarse en el espacio. La identificación fue posible gracias a las observaciones de la región de formación estelar Sagitario B2 (Sgr B2), cercana al centro de nuestra Galaxia, donde ya se han detectado muchas moléculas. Es el objetivo de una investigación ampliada de su composición química con el telescopio ALMA en Chile.

La búsqueda de moléculas en el espacio se lleva a cabo desde hace más de 50 años. Hasta la fecha, los astrónomos han identificado 276 moléculas en el medio interestelar. La Base de Datos de Espectroscopia Molecular de Colonia (CDMS) proporciona datos espectroscópicos para detectar estas moléculas, aportados por muchos grupos de investigación, y ha sido fundamental para su detección en muchos casos.

El objetivo del presente trabajo es comprender cómo se forman las moléculas orgánicas en el medio interestelar, en particular en las regiones donde nacen las nuevas estrellas, y lo complejas que pueden ser estas moléculas. La motivación subyacente es establecer conexiones con la composición química de los cuerpos del sistema solar, como los cometas, tal y como lo ha hecho, por ejemplo, la misión Rosetta al cometa Churyumov-Gerasimenko hace unos años.
Una región de formación estelar destacada en nuestra Galaxia en la que se detectaron muchas moléculas en el pasado es Sagitario B2 (Sgr B2), que se encuentra cerca de la famosa fuente Sgr A*, el agujero negro supermasivo del centro de nuestra Galaxia.

"Nuestro grupo comenzó a investigar la composición química de Sgr B2 hace más de 15 años con el telescopio IRAM de 30 m", afirma Arnaud Belloche, del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) de Bonn/Alemania, autor principal del artículo sobre la detección. "Estas observaciones fueron exitosas y condujeron en particular a la primera detección interestelar de varias moléculas orgánicas, entre otros muchos resultados".

Con la llegada del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hace diez años, se hizo posible ir más allá de lo que se podía lograr hacia Sgr B2 con un telescopio de un solo plato y se inició un estudio a largo plazo de la composición química de Sgr B2 que aprovechó la alta resolución angular y la sensibilidad proporcionada por ALMA.

Hasta ahora, las observaciones de ALMA han permitido identificar tres nuevas moléculas orgánicas (cianuro de isopropilo, N-metilformamida y urea) desde 2014. El último resultado dentro de este proyecto de ALMA es ahora la detección de propanol (C3H7OH).

El propanol es un alcohol, y es ahora el mayor de esta clase de moléculas que se ha detectado en el espacio interestelar. Esta molécula existe en dos formas ("isómeros"), dependiendo del átomo de carbono al que se une el grupo funcional hidroxilo (OH): 1) el normal-propanol, con el OH unido a un átomo de carbono terminal de la cadena, y 2) el iso-propanol, con el OH unido al átomo de carbono central de la cadena. El isopropanol también es bien conocido por ser el ingrediente principal de los desinfectantes de manos en la Tierra. Ambos isómeros de propanol en Sgr B2 fueron identificados en el conjunto de datos de ALMA. Es la primera vez que se detecta isopropanol en el medio interestelar, y la primera vez que se detecta propanol normal en una región de formación estelar. La primera detección interestelar de normal-propanol fue obtenida poco antes de la detección de ALMA por un equipo de investigación español con radiotelescopios de un solo plato en una nube molecular no muy lejos de Sgr B2. La detección de iso-propanol hacia Sgr B2, sin embargo, sólo fue posible con ALMA.

"La detección de ambos isómeros del propanol tiene un poder único para determinar el mecanismo de formación de cada uno. Como se parecen tanto, se comportan físicamente de forma muy similar, lo que significa que las dos moléculas deberían estar presentes en los mismos lugares y en el mismo momento", afirma Rob Garrod, de la Universidad de Virginia (Charlottesville/EE.UU.). "La única cuestión abierta es la cantidad exacta que están presentes, lo que hace que su relación interestelar sea mucho más precisa de lo que sería el caso de otros pares de moléculas. También significa que la red química puede ser ajustada mucho más cuidadosamente para determinar los mecanismos por los que se forman."

La red de telescopios de ALMA fue esencial para la detección de ambos isómeros de propanol hacia Sgr B2, gracias a su alta sensibilidad, su alta resolución angular y su amplia cobertura de frecuencias. Una dificultad en la identificación de moléculas orgánicas en los espectros de las regiones de formación estelar es la confusión espectral. Cada molécula emite radiación a frecuencias específicas, su "huella" espectral, que se conoce a partir de mediciones de laboratorio.

"Cuanto más grande es la molécula, más líneas espectrales a diferentes frecuencias produce. En una fuente como Sgr B2, hay tantas moléculas que contribuyen a la radiación observada que sus espectros se superponen y es difícil desentrañar sus huellas dactilares e identificarlas individualmente", dice Holger Müller, de la Universidad de Colonia, donde se llevó a cabo el trabajo de laboratorio especialmente en el normal-propanol.

Gracias a la alta resolución angular de ALMA, fue posible aislar partes de Sgr B2 que emiten líneas espectrales muy estrechas, ¡cinco veces más estrechas que las líneas detectadas a mayor escala con el radiotelescopio IRAM de 30 m! La estrechez de estas líneas reduce la confusión espectral, y esto fue clave para la identificación de ambos isómeros de propanol en Sgr B2. La sensibilidad de ALMA también jugó un papel clave: no habría sido posible identificar el propanol en los datos recogidos si la sensibilidad hubiera sido sólo dos veces peor.

Esta investigación es un esfuerzo de larga duración para sondear la composición química de los lugares de Sgr B2 en los que se están formando nuevas estrellas, y así entender los procesos químicos en el curso de la formación estelar. El objetivo es determinar la composición química de los lugares de formación de estrellas, y posiblemente identificar nuevas moléculas interestelares. "El propanol ha estado durante mucho tiempo en nuestra lista de moléculas a buscar, pero sólo gracias al reciente trabajo realizado en nuestro laboratorio para caracterizar su espectro rotacional hemos podido identificar sus dos isómeros de forma robusta", dice Oliver Zingsheim, también de la Universidad de Colonia.

La detección de moléculas estrechamente relacionadas que difieren ligeramente en su estructura (como el normal y el iso-propanol o, como se hizo en el pasado: el cianuro de normal e iso-propilo) y la medición de su proporción de abundancia permite a los investigadores sondear partes específicas de la red de reacciones químicas que conducen a su producción en el medio interestelar.

"Todavía hay muchas líneas espectrales no identificadas en el espectro de ALMA de Sgr B2, lo que significa que aún queda mucho trabajo para descifrar su composición química. En un futuro próximo, la ampliación de la instrumentación de ALMA a frecuencias más bajas probablemente nos ayudará a reducir aún más la confusión espectral y posiblemente permitirá la identificación de otras moléculas orgánicas en esta espectacular fuente", concluye Karl Menten, director del MPIfR y jefe de su departamento de investigación de Astronomía Milimétrica y Submilimétrica.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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