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Encuentran un ión fundamental para el agua en varias nebulosas planetarias

El OH+ ha aparecido en zonas que hasta ahora se consideraban demasiado hostiles para la formación de moléculas


El ión OH+, que es fundamental para la formación de agua, ha sido encontrado por dos grupos de investigación en cuatro nebulosas planetarias, entre ellas la de la Hélice. Hasta ahora se pensaba que este tipo de objetos, propios de estrellas moribundas, eran demasiado hostiles para la formación de nuevas moléculas, como OH+.





La Nebulosa de la Hélice, con su espectro molecular, según una imagen de Herschel superpuesta a otra de Hubble. Fuente de la imagen de Hubble: NASA/ESA/C.R. O'Dell (Vanderbilt University), M. Meixner & P. McCullough (STScI). Fuente de la imagen de Herschel: ESA/Herschel/Spire/MESS Consortium/M. Etxaluze et al.
La Nebulosa de la Hélice, con su espectro molecular, según una imagen de Herschel superpuesta a otra de Hubble. Fuente de la imagen de Hubble: NASA/ESA/C.R. O'Dell (Vanderbilt University), M. Meixner & P. McCullough (STScI). Fuente de la imagen de Herschel: ESA/Herschel/Spire/MESS Consortium/M. Etxaluze et al.
Cuando estrellas de una masa entre baja y media, similares al 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.

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

Mientras que las supernovas son capaces de forjar los elementos más pesados, las nebulosas planetarias contienen una gran proporción de los elementos más ligeros, los denominados elementos para la vida, como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno.

Este proceso ocurre cuando la estrella central se hincha, transformándose en una gigante roja, volviéndose inestable y expulsando sus capas externas hacia el entorno que la rodea. Finalmente, el núcleo restante de la estrella se convierte en una ardiente enana blanca que emana radiación ultravioleta.

Esta intensa radiación destruye las moléculas que previamente habían sido expulsadas por la estrella, moléculas 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 radiación restringían la formación de nuevas moléculas.

Pero ahora, dos equipos de investigación han descubierto que OH+, esencial para la formación de agua, parece decantarse por ambientes hostiles como este e, incluso, es posible que estos entornos sean necesarios para su formación.

En un trabajo dirigido por Isabel Aleman, de la Universidad de Leiden (Países Bajos), se analizaron 11 nebulosas planetarias, pero sólo tres contenían OH+: NGC 6445 (la Nebulosa de la Pequeña Joya), NGC 6720 (la Nebulosa del Anillo) y NGC 6781. Aunque el trío tenía algo en común: que albergaban a las estrellas más calientes, con temperaturas superiores a 100.000 ºC.

“Creemos que una de las claves más importantes es la presencia de densos grumos de gas y polvo”, afirma Aleman en una nota de prensa de la Agencia Espacial Europea, recogida por Sinc. "La radiación ultravioleta emitida por la vieja estrella caliente, interactúa con los grumos, desencadenando reacciones químicas que provocan la formación de OH+".

El trabajo de Astromol

Por otro lado, un trabajo liderado por científicos del colectivo Astromol, con Mireya Etxaluze del Grupo de Astrofísica Molecular del Instituto de Ciencia de Materiales (ICMM, Consejo Superior de Investigaciones Científicas) a la cabeza, ha descubierto la presencia del ión OH+ en la nebulosa de la Hélice, la nebulosa planetaria más cercana al sistema solar, a una distancia de 700 años luz.

La estrella central de esta nebulosa tiene, aproximadamente, la mitad de la masa de nuestro Sol, y alcanza una temperatura de alrededor de 120.000 ºC. Se sabe que las capas de material que la estrella expulsa, y que toman la apariencia de un ojo en las imágenes captadas en el rango óptico de la luz, contienen una rica variedad de moléculas.

Según declara Etxaluze, el sondeo llevado a cabo con el satélite espacial Herschel, detectó que ”las moléculas previamente expulsadas por la estrella en forma de CO, son destruidas por el potente campo de radiación en las regiones donde se forman las OH+. Los grumos más protegidos tienen una química diferente“.

Químicos, físicos y astrónomos han trabajado juntos para caracterizar los procesos químicos y físicos que dan lugar a OH+, clave para la formación del agua. Astromol ha coordinado cálculos de la interacción colisional de OH+ con H2 y H, analizado los niveles de energía vibracionales y electrónicos de OH+ y modelizando, en un contexto astrofísico, cómo puede formarse y emitir en esos objetos tan iluminados por el ultravioleta.

“La proximidad de la nebulosa de la Hélice nos ofrece una gran oportunidad: tenemos un laboratorio natural a las puertas de nuestro vecindario cósmico para estudiar con más detalle la química de estos objetos y su papel en el reciclaje de las moléculas a través del medio interestelar“, concluye Etxaluze.

Referencias bibliográficas:

M. Etxaluze et al.: Herschel spectral mapping of the Helix nebula (NGC 7293). Extended CO photodissociation and OH+ emission. Astronomy & Astrophysics (2014). DOI: 10.1051/0004-6361/201322941.

I. Aleman et al.: Herschel Planetary Nebula Survey (HerPlaNS). First detection of OH+ in planetary nebulae. Astronomy & Astrophysics (2014). DOI: 10.1051/0004-6361/201322940.


Miércoles, 18 de Junio 2014
Astromol/ESA/SINC/T21
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