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Un equipo de astrónomos que utiliza el radiotelescopio ALMA, ubicado en el desierto de Atacama, Chile, detectó por primera vez en el espacio una forma extremadamente rara de metanol, un tipo de alcohol que participa en la formación de moléculas orgánicas más complejas. El descubrimiento se realizó alrededor de la protoestrella IRAS 4A2, situada en la nube molecular de Perseo, a unos 1.000 años luz de la Tierra. La molécula identificada, denominada metanol completamente deuterado (CD₃OD), contiene una versión más pesada del hidrógeno y fue encontrada en cantidades aproximadamente 100 veces superiores a las previstas por los modelos científicos. El hallazgo aporta nueva información sobre los procesos químicos que ocurren antes de que se formen las estrellas y sus sistemas planetarios.
Los resultados forman parte de COMPASS (Complex Organic Molecules in Protostars with ALMA Spectral Surveys), un programa internacional dedicado a estudiar la composición química de 11 protoestrellas de baja masa, similares al Sol durante sus primeras etapas de formación. La investigación, dirigida por Jes Jørgensen, de la Universidad de Copenhague, utilizó más de 100 horas de observación de ALMA y presentó sus primeros resultados en siete artículos científicos publicados el 7 de octubre en la revista Astronomy & Astrophysics.
Además de identificar la nueva variante de metanol, los investigadores descubrieron que ciertas emisiones de radio producidas por esta molécula son mucho más frecuentes alrededor de estrellas jóvenes de lo que se pensaba.
¿Qué descubrió ALMA y por qué es importante esta molécula?
El metanol es un compuesto orgánico formado por carbono, hidrógeno y oxígeno, cuya fórmula química es CH₃OH. Aunque en la Tierra se utiliza principalmente como producto industrial, en el espacio es importante porque puede participar en reacciones que producen moléculas orgánicas de mayor tamaño y complejidad.
Se forma principalmente sobre la superficie de pequeños granos de polvo cubiertos de hielo, dentro de nubes interestelares extremadamente frías. Cuando una protoestrella comienza a desarrollarse, el aumento de temperatura puede liberar estas moléculas al gas que la rodea, donde los radiotelescopios pueden identificarlas.
La variante descubierta por ALMA se denomina metanol completamente deuterado (CD₃OD). La diferencia respecto del metanol común es que sus cuatro átomos de hidrógeno fueron reemplazados por deuterio, una forma del hidrógeno cuyo núcleo contiene un protón y un neutrón, en lugar de un solo protón. Esto lo hace dos veces más pesado que el hidrógeno habitual.
Como el deuterio es mucho menos abundante en el universo, encontrar una molécula en la que todos los hidrógenos fueron reemplazados resulta especialmente difícil. Sin embargo, estas variantes permiten investigar cómo y en qué condiciones se producen las reacciones químicas en el hielo que recubre el polvo interestelar.
El descubrimiento fue realizado por un equipo dirigido por Arnaud Belloche, del Instituto Max Planck de Radioastronomía, mediante el análisis de las señales emitidas por las moléculas presentes alrededor de IRAS 4A2. ALMA detecta radiación en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas, donde distintas moléculas producen conjuntos característicos de líneas espectrales. Estas funcionan como una huella química que permite identificarlas incluso a grandes distancias. Al comparar los datos obtenidos con las frecuencias conocidas del CD₃OD, los investigadores pudieron confirmar su presencia y estimar su abundancia relativa.
El resultado mostró que esta molécula es aproximadamente 100 veces más abundante de lo que predicen los modelos químicos disponibles, lo que indica que todavía existen procesos relacionados con la incorporación de deuterio al metanol que no se comprenden completamente.
Señales de metanol en más de la mitad de las estrellas estudiadas
Otro resultado destacado de COMPASS fue la detección de máseres de metanol en más de la mitad de las 11 protoestrellas observadas. Un máser es un fenómeno natural en el que determinadas moléculas amplifican la radiación en frecuencias específicas, generando señales de radio muy intensas y concentradas. Este proceso es comparable al funcionamiento de un láser, aunque ocurre en longitudes de onda mucho mayores.
Hasta ahora, los máseres de metanol se habían estudiado principalmente en regiones donde nacen estrellas de gran masa, y se consideraban poco frecuentes alrededor de estrellas similares al Sol. Las nuevas observaciones indican que también pueden ser comunes en estos sistemas, pero que su detección requiere instrumentos suficientemente sensibles. Estas señales permiten estudiar regiones donde el gas experimenta movimientos y perturbaciones, como los flujos de material expulsados por estrellas en formación.
El proyecto también analizó otras moléculas, entre ellas distintas variantes del metanol y del cianuro de metilo, además de estudiar cómo se distribuyen los compuestos orgánicos en el gas que rodea a las protoestrellas. El objetivo es comprender qué sustancias químicas existen antes del nacimiento de los planetas y cuáles podrían incorporarse posteriormente a los discos de gas y polvo donde se forman. Detectar moléculas orgánicas no significa haber encontrado vida ni demuestra que estas produzcan organismos vivos, pero permite reconstruir parte de la química que precede a la formación de sistemas planetarios.
Los investigadores continuarán analizando los datos de las 11 fuentes para determinar cuánto depende esa composición química del entorno donde nace cada estrella y cómo cambia durante su evolución. En particular, la abundancia inesperadamente elevada del CD₃OD plantea la necesidad de revisar los modelos que explican la formación de moléculas sobre los hielos interestelares.
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