El telescopio SOFIA de alto vuelo arroja luz sobre dónde pueden haberse originado algunos de los componentes básicos de la vida. Un estudio reciente publicado en El diario astrofísico: cartas dirigido por astrónomos de la Universidad de Hawái, incluidos colaboradores de la Universidad de California Davis, la Universidad Johns-Hopkins, el Museo de Ciencias Naturales de Carolina del Norte, la Universidad Estatal de los Apalaches y varios socios internacionales (incluidos los fondos de la NASA), observaron un retraso misterio en la formación de planetas: la vía química del elemento azufre, y sus implicaciones y papel en la formación de planetas y vida.
Número 16 en la tabla periódica, el azufre es el décimo elemento más común en el Universo. El azufre no solo es un elemento trazador involucrado en la formación de granos de polvo alrededor de estrellas jóvenes que conducen a planetas, sino que también se sospecha que es un elemento esencial para la vida. Observar la distribución de azufre en el Universo también podría darnos una idea de cómo comenzó la vida primitiva aquí en la Tierra.
Para el estudio, los investigadores observaron lo que se conoce como objetos estelares jóvenes (YSO). Estas son estrellas jóvenes en una etapa antes de que comiencen a fusionar hidrógeno, y están incrustadas en una nube molecular rica en polvo y gas. El objeto específico en el estudio fue MonR2 IRS3, una protostar que se colapsa en la región de formación estelar Monoceros R2. Ubicado en la constelación de Monoceros the Unicorn, (a veces también conocido como Narwhal) MonR2 IRS3 es uno de los muchos YSO de la región, un depósito de polvo y gas protoplanetario que rodea un núcleo colapsante.
Después de la etapa YSO, el gas se ha convertido en parte de la estrella, su sistema planetario, o se ha volado. La estrella comienza a fusionar hidrógeno en helio, así como elementos más pesados que se ven en estrellas más masivas. Los objetos estelares jóvenes como MonR2 IRS3 son laboratorios perfectos para investigar la misteriosa química involucrada en la formación de planetas y moléculas necesarias para la vida.
Para el estudio, el equipo utilizó SOFIA, el Observatorio Estratosférico de la NASA para Astronomía Infrarroja, un avión Boeing 747SP convertido con un telescopio infrarrojo de 2.5 metros montado detrás de una puerta deslizante y apuntado perpendicularmente contra el eje del avión. SOFIA de alto vuelo es ideal para tal estudio, ya que puede llegar muy por encima de la mayor parte del vapor de agua atmosférico de la Tierra, lo que dificulta la astronomía infrarroja.
El equipo utilizó el espectrógrafo de alta resolución Echelon-Cross-Echelle ("EXES") montado en el telescopio SOFIA. Mon2 IRS3 había sido observado previamente para un estudio sobre monóxido de carbono (CO) utilizando el instrumento NIRSPEC en el gran telescopio Keck II terrestre, y estas observaciones ayudaron a informar a la investigación SOFIA del dióxido de azufre (SO2), una molécula que se cree que es un depósito del azufre en los sistemas protoplanetarios. También se observó que Sirius, la estrella más brillante del cielo, calibraba los datos. Las observaciones EXES permitieron a los observadores medir el ancho de la línea espectral de SO2 en la región de formación estelar por primera vez, así como obtener información sobre la abundancia de esta molécula como depósito de azufre. Por ejemplo, líneas estrechas de SO cálido2 El gas sugiere la sublimación del hielo a través del calor del núcleo en formación, mientras que las líneas anchas son indicativas de choques que pulverizan azufre de los granos pequeños. Este estudio encontró un límite inferior para SO2 abundancia, y determinó que los hielos sublimados del núcleo caliente MonR2 IRS3 podrían ser la fuente del SO2 gas.
Siguiendo el azufre
Las observaciones del proceso de azufre en un YSO son interesantes. Por primera vez, el equipo observó la formación de SO2 (dióxido de azufre) en un núcleo caliente, lo que demuestra que este modo de formación es al menos tan eficiente como en los choques. Además, este proceso puede ser importante en los YSO de baja masa (es decir, más parecidos a nuestro sistema solar cuando se estaba formando hace ~ 4.57 mil millones de años), que futuras observaciones pueden ayudar a confirmar.
El trabajo futuro también puede ayudar a establecer la importancia relativa de otros depósitos primitivos de azufre. Observar el sulfuro de hidrógeno en los YSO, que se cree que es el principal contribuyente de azufre en el sistema solar primitivo, muestra que el calentamiento radiativo simple y los choques leves son al menos tan eficientes en la formación y distribución de azufre, como se pensaba anteriormente de los choques fuertes y de pulverización . Esto también muestra un fuerte vínculo entre depósitos de azufre vistos en nuestro propio sistema solar en el cometa 67 / P Churyumov-Gerasimenko, que fue explorado por la misión Rosetta de la Agencia Espacial Europea de 2014 a 2016.
"Estas observaciones tomadas con el telescopio SOFIA son clave para desbloquear algunos de los secretos de los depósitos moleculares protoplanetarios", dijo la Dra. Rachel Smith (Museo de Ciencias Naturales de Carolina del Norte / Universidad Estatal de los Apalaches) Revista espacial. "A través de tales conexiones entre diferentes conjuntos de datos para un solo objeto, eventualmente podemos construir una imagen completa de la evolución de los planetas y las moléculas necesarias para la vida".
¿Qué sigue para las nuevas observaciones? Para ayudar a confirmar la hipótesis del SO2 en el depósito, se necesitan observaciones de seguimiento de los hielos que contienen azufre de las próximas misiones, como el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb en 2021, y quizás el uso de la misión WFIRST de encendido y apagado (el Telescopio Espacial Infrarrojo de Campo Ancho) en la propuesta de presupuesto de la NASA para el año fiscal 2020.
Con el lanzamiento de nuevos telescopios y mejoras a los existentes, podemos estar entrando en la "era dorada de la astronomía infrarroja" en la próxima década, permitiendo a los astrónomos rastrear elementos hasta sus orígenes primordiales.
