El agua es crucial para la vida, pero ¿cómo se hace agua? Cocinando algo de H 2 O requiere más que mezclar hidrógeno y oxígeno. Requiere las condiciones especiales que se encuentran en las profundidades de las nubes moleculares frías, donde el polvo protege contra la luz ultravioleta destructiva y ayuda a las reacciones químicas. El telescopio espacial James Webb de la NASA se asomará a estos depósitos cósmicos para obtener nuevos conocimientosen el origen y la evolución del agua y otros bloques de construcción clave para planetas habitables.
Una nube molecular es una nube interestelar de polvo, gas y una variedad de moléculas que van desde hidrógeno molecular H 2 a compuestos orgánicos complejos que contienen carbono.Las nubes moleculares retienen la mayor parte del agua en el universo y sirven como viveros para las estrellas recién nacidas y sus planetas.
Dentro de estas nubes, en las superficies de pequeños granos de polvo, los átomos de hidrógeno se unen con el oxígeno para formar agua. El carbono se une con el hidrógeno para formar metano. El nitrógeno se une con el hidrógeno para crear amoníaco. Todas estas moléculas se adhieren a la superficie de las motas de polvo, acumulando capas heladas durante millones de años. El resultado es una vasta colección de "copos de nieve" que son arrastrados por planetas infantiles, entregando los materiales necesarios para la vida tal como la conocemos. "Si podemos entender la complejidad química de estos hielos en el"y cómo evolucionan durante la formación de una estrella y sus planetas, entonces podemos evaluar si los componentes básicos de la vida deberían existir en cada sistema estelar", dijo Melissa McClure, de la Universiteit van Amsterdam, investigadora principal de una investigación.proyecto para investigar helados cósmicos.
Para comprender estos procesos, uno de los proyectos de Ciencia discreta de lanzamiento temprano del Director de Webb examinará una región cercana de formación estelar para determinar qué hielos están presentes y dónde ". Planeamos usar una variedad de modos y capacidades de instrumentos de Webb, no solopara investigar esta región, pero también para aprender la mejor manera de estudiar los hielos cósmicos con Webb ", dijo Klaus Pontoppidan del Space Telescope Science Institute STScI, un investigador del proyecto de McClure. Este proyecto aprovechará los espectrógrafos de alta resolución de Webbpara obtener las observaciones más sensibles y precisas en longitudes de onda que miden específicamente los hielos. Los espectrógrafos de Webb, NIRSpec y MIRI, proporcionarán una precisión hasta cinco veces mejor que cualquier telescopio espacial anterior en longitudes de onda infrarrojas cercanas y medias.
estrellas infantiles y cunas de cometas
El equipo, dirigido por McClure y los co-investigadores principales Adwin Boogert Universidad de Hawai y Harold Linnartz Universiteit Leiden, planea apuntar al Complejo Chamaeleon, una región de formación estelar visible en el cielo del sur. Se encuentra a unos 500a años luz de la Tierra y contiene varios cientos de protostars, el más antiguo de los cuales tiene aproximadamente 1 millón de años. "Esta región tiene un poco de todo lo que estamos buscando", dijo Pontoppidan.
El equipo utilizará los detectores infrarrojos sensibles de Webb para observar las estrellas detrás de la nube molecular. A medida que la luz de esas débiles estrellas de fondo pasa a través de la nube, los hielos en la nube absorberán parte de la luz. Al observar muchas estrellas de fondo esparcidas por elcielo, los astrónomos pueden mapear los hielos dentro de toda la extensión de la nube y localizar dónde se forman diferentes hielos. También se enfocarán en protostars individuales dentro de la nube para aprender cómo la luz ultravioleta de estas estrellas nacientes promueve la creación de moléculas más complejas
Los astrónomos también examinarán los lugares de nacimiento de los planetas, discos giratorios de gas y polvo conocidos como discos protoplanetarios que rodean a las estrellas recién formadas. Podrán medir las cantidades y las abundancias relativas de hielos tan cerca como 5 mil millones de millas de la estrella infantil, que se trata de la distancia orbital de Plutón en nuestro sistema solar.
"Los cometas han sido descritos como bolas de nieve polvorientas. Al menos parte del agua en los océanos de la Tierra probablemente fue liberada por los impactos de los cometas al principio de la historia de nuestro sistema solar. Vamos a ver los lugares donde se forman los cometas alrededor de otras estrellas,"explicó Pontoppidan.
Experimentos de laboratorio
Para comprender las observaciones de Webb, los científicos necesitarán realizar experimentos en la Tierra. Los espectrógrafos de Webb dispersarán la luz infrarroja entrante en un espectro de arcoíris. Las diferentes moléculas absorben la luz en ciertas longitudes de onda o colores, lo que resulta en líneas espectrales oscuras. Los laboratorios pueden mediruna variedad de sustancias para crear una base de datos de "huellas digitales" moleculares. Cuando los astrónomos ven esas huellas digitales en un espectro de Webb, pueden identificar la molécula o familia de moléculas que crearon las líneas de absorción.
"Los estudios de laboratorio ayudarán a abordar dos preguntas clave. La primera es qué moléculas están presentes. Pero igual de importante, veremos cómo llegaron los hielos allí. ¿Cómo se formaron? Lo que encontramos con Webb ayudará a informar a nuestrosmodelos y nos permiten comprender los mecanismos para la formación de hielo a temperaturas muy bajas ", explicó Karin Öberg, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, investigadora del proyecto.
"Llevará años extraer completamente los datos que salen de Webb", agregó Öberg.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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