Un viaje por el universo molecular

Cuando los telescopios observan el universo no solo detectan estrellas, planetas y galaxias, también moléculas como el agua, el metanol o el benceno. La astroquímica está experimentando una verdadera revolución gracias a los datos que aportan los nuevos instrumentos, como el Herschel, y sus últimos avances se han presentado este año en España. El objetivo es conocer cómo se forma la materia en las grandes nubes moleculares del universo.

Oxígeno molecular en Orión. ESA/NASA/JPL-Caltech

El observatorio espacial Herschel acaba de detectar oxígeno molecular (O2) en Orión, y científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias fullerenos C60 y C70 (moléculas con forma de balón formadas por 60 o 70 átomos de carbono) en nebulosas planetarias de la Gran Nube de Magallanes. Incluso podrían haber encontrado grafeno (C24), el fino y resistente material de moda. Por su parte, el Observatorio Europeo Austral comunicó hace unas semanas la presencia de agua oxigenada (H2O2) cerca de la estrella Rho Ophiuchi, a unos 400 años luz.

Son las últimas incorporaciones a una lista de más de 150 especies moleculares detectadas hasta ahora en el espacio. La más abundante con diferencia es la de hidrógeno (H2) pero ya se ha confirmado la presencia de muchas más: agua (H2O), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), cianuros (-CN), sulfuros (-S), benceno (H6C6)… y algunas tan complejas como el dimetiléter (CH3OCH3) o el metanol (CH3OH). Y lo más curioso es que estas moléculas son las mismas en la Tierra que en los confines del universo.

La técnica que utilizan los astroquímicos para analizarlas es la espectroscopia. “Cada molécula tiene una firma o señal de frecuencia característica, y lo que hacemos es sincronizar los instrumentos a las frecuencias en las que emiten para poder decir cuales estemos observando”, explica José Cernicharo, investigador del Centro de Astrobiología (INTA-CSIC).

El científico ha coordinado el 6ª Congreso Mundial de Astroquímica bautizado como ‘El universo molecular’, un encuentro plurianual que ha reunido esta primavera a un ‘ejército’ de 450 participantes de 25 países en la Real Fábrica de Armas del Campus Tecnológico de la Universidad de Castilla-La Mancha, en Toledo. Hasta allí se desplazaron los ‘generales’ de esta disciplina para presentar sus trabajos.

El doctor Eric Herbst, por ejemplo, de la Universidad Estatal de Ohio (EE UU), explicó cómo simula al ordenador las reacciones químicas en los granos de polvo interestelar, y el investigador de la NASA PaulGoldsmith sus avances en la estructura y físico-química de las nubes moleculares donde se comienzan a formar las estrellas. Los espectros de luz también facilitan información sobre la estructura cinemática de estas ‘nubes’, que pueden tener varios años luz, y como se mueve el gas en su interior.

Por su parte, el profesor John H. Black del Observatorio Espacial de Onsala (Suecia) planteó el uso de las moléculas como sensores remotos de rayos X y de partículas energéticas de rayos cósmicos. En cambio, el profesor Satoshi Yamamoto de la Universidad de Tokio (Japón) mostró su interés por la evolución química desde los núcleos protoestelares a los discos protoplanetarios.

ALMA entra en escena

ALMA

Al igual que muchos de sus colegas, el experto confía en los nuevos datos que pueda aportar para sus estudios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un conjunto de 66 antenas de alta precisión localizadas a 5.000 metros en un desierto de Chile. Este telescopio tan especial ha arrancado hace unos meses con 16 antenas, aunque no estará completamente operativo hasta 2013.

“Va a ser un revolución en todos los campos de la astrofísica”, apunta Cernicharo. “Representa un aumento de casi un factor 10 frente a cualquier otro, su gran resolución angular permitirá estudiar el gas frio con un detalle como lo hace el Hubble, y permitirá hacer ‘fotografías’ de las atmósferas de estrellas viejas, de gigantes rojas”.

En los próximos años también se pondrán en marcha otros observatorios, como el JWST (James Webb Space Telescope) o el gigante E-ELT (European Extremely Large Telescope), cuyas observaciones ampliarán los datos astroquímicos que registran los que operan en la actualidad. Algunos están en España, como el radiotelescopio de 30 metros que el Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) maneja en el Pico Veleta (Granada).

Telescopio Herschel. ESA.

Pero la estrella del congreso fue el telescopio Herschel de la Agencia Espacial Europea, el primer observatorio espacial en cubrir el infrarrojo lejano y longitudes de onda submilimétricas. Sus datos han ayudado a descubrir nuevas especies moleculares, “como algunas esenciales en la formación de vapor de agua (CH+, H2O+, H3O+…)”, comenta el investigador del Centro de Astrobiología.

La detección de agua en el espacio, o cómo la disparan algunas estrellas a gran velocidad son algunos de los trabajos presentados durante el congreso, junto a otros como el descubrimiento de aniones en nubes interestelares o de colosales chorros de moléculas que parten desde centros galácticos. La agrupación de materia, aparentemente de la nada, en las nubes moleculares para formar estrellas y planetas va a centrar gran parte de las futuras investigaciones.

La química de la vida

En esta línea trabaja la astrónoma Ewine van Dishoeck, que habló de cómo la radiación ultravioleta ‘fotodisocia’ las moléculas. Llegó a Toledo junto a su compañero del Observatorio de Leiden (Países Bajos), el profesor Alexander Tielens, un experto mundial en hidrocarburos aromáticos policíclicos, moléculas asociadas con la química pre-biótica.

En los últimos años se han descubierto numerosas moléculas orgánicas en el espacio –como el formaldehido (H2CO) o el ácido acético (CH3COOH)– pero, de momento, no se ha confirmado la presencia de algunas esenciales para la vida, como los aminoácidos. Estos ‘ladrillos’ de las proteínas se han encontrado en meteoritos y hay indicios de la presencia de glicina (H2NH2CCOOH) en algunos cometas, por ejemplo, pero faltan las pruebas definitivas.

Telescopio JWST.  JPL/NASA

En cualquier caso, Cernicharo aclara que en el tema de la química de la vida hay dos aspectos muy distintos: “Si lo que miramos es cómo evoluciona la materia en el espacio, desde que el gas se encuentra muy difuso hasta que colapsa y forma las estrellas y los planetas, ahí es donde la astroquímica desempeña un papel fundamental”. La abundancia de las moléculas es similar en todos los discos protoplanetarios y esta ciencia puede ayudar a determinar las condiciones iniciales de todo el proceso.

“Pero de ahí a ver cómo evoluciona esto a una química mucho más compleja, que al cabo de millones de años dé lugar a la vida, un fenómeno complicado que ni si quiera acabamos de explicar en la Tierra, eso ya es otro cantar”, reconoce el investigador. En cualquier caso, la astroquímica, una disciplina interdisciplinar por excelencia, continuará su viaje para encontrar la respuesta y seguir descubriendo los secretos del universo molecular.

Enrique Sacristán - SINC