Se confirma que cometas forjan moléculas orgánicas en sus atmósferas

El cometa ISON pasa por Virgo. Fotografía tomada el 8 de noviembre de 2013. Crédito: NASA/MSFC/Aaron Kingery.

Un equipo internacional de científicos usó el telescopio ALMA para obtener increíbles imágenes tridimensionales de las fantasmales atmósferas que rodean los cometas ISON y Lemmon. Estas nuevas observaciones proporcionaron información valiosa sobre cómo y cuándo los cometas forjan nuevos químicos, entre los cuales se encuentran algunos interesantes compuestos orgánicos.

Los cometas contienen algunos de los materiales más antiguos y puros de nuestro Sistema Solar, de ahí que comprender su composición química única sirva para revelar importantes datos sobre el nacimiento de nuestro planeta y los orígenes de los compuestos orgánicos que constituyen los componentes básicos de la vida. Las observaciones en alta resolución hechas con ALMA proporcionaron una fascinante visión en 3D de la distribución de las moléculas en estas dos atmósferas cometarias, o comas.

“Hemos hecho un mapeo realmente único y revolucionario de importantes moléculas que nos ayudarán a comprender la naturaleza de los cometas”, dijo el jefe del equipo, Martin Cordiner, un astroquímico de la Catholic University of America que trabaja en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland (EE.UU.).

Ubicación aproximada del cometa Lemmon en nuestro Sistema Solar al momento de las observaciones de ALMA. Crédito: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); Gerald Rhemann; M. Cordiner, NASA.

Este componente tridimensional único de las observaciones de ALMA se elaboró combinando imágenes bidimensionales en alta resolución de los cometas con espectro de alta resolución de tres moléculas orgánicas importantes: ácido cianhídrico (HCN), ácido isocianhídrico (HNC) y formaldehído (H₂CO). Estos espectros, que se observaron en cada punto o pixel de las imágenes, permitieron no solo identificar las moléculas sino también medir su velocidad y, de esa forma, producir las imágenes tridimensionales en las que se aprecia la profundidad de las atmósferas cometarias.

Los nuevos resultados revelaron que el gas de HCN fluye en dirección opuesta al núcleo en todas las direcciones y de manera bastante pareja, mientras que el HNC está concentrado en cúmulos y chorros. La increíble capacidad de resolución de ALMA podría ayudar a mostrar con claridad los desplazamientos de estos cúmulos hacia distintas zonas de las atmósferas cometarias día tras día o incluso a cada hora. Estos patrones característicos confirman que las moléculas de HNC y H₂CO se forman dentro de las comas y aportan nuevas pruebas de que el HNC podría surgir a raíz de la descomposición de moléculas complejas o polvo orgánico.

“Es importante comprender el comportamiento del polvo orgánico, puesto que estos materiales son más resistentes a la destrucción durante la entrada a la atmósfera, y algunos podrían haber llegado intactos a la Tierra y haber contribuido al surgimiento de la vida en los albores del planeta”, explica Michael Mumma, director del Centro Goddard de Astrobiología y coautor del estudio. “Estas observaciones abren una nueva ventana sobre este componente poco conocido de la composición orgánica de los cometas”, señala.

Ubicación aproximada del cometa ISON en nuestro Sistema Solar al momento de las observaciones de ALMA. Crédito: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA/ESA Hubble; M. Cordiner, NASA.

“ALMA no solo nos ayuda a identificar moléculas específicas en la coma, sino que además nos permite mapear su ubicación con gran detalle”, afirma Anthony Remijan, astrónomo del Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO) de EE.UU. en Charlottesville (Virginia) y coautor del estudio.

Las observaciones también destacan debido a que los cometas de tamaño modesto como Lemmon e ISON contienen concentraciones relativamente bajas de estas moléculas cruciales, con lo cual son difíciles de estudiar en profundidad con telescopios terrestres. Los pocos estudios exhaustivos de este tipo que se han realizad a la fecha han sido sobre cometas extremadamente brillantes como el Hale-Bopp, y con esta observación se han extendido los resultados a los cometas de brillo moderado.

El cometa ISON (conocido oficialmente como C/2012 S1) fue observado con ALMA entre el 15 y el 17 de noviembre de 2013, cuando se encontraba solo a unos 75 millones de kilómetros del Sol (cerca de la mitad de la distancia que hay entre la Tierra y el Sol). El cometa Lemmon (conocido oficialmente como C/2012 F6) fue observado entre el 1 y el 2 de junio de 2014, mientras estaba a 224 millones de kilómetros del Sol (cerca de 1,5 veces la distancia que hay entre la Tierra y el Sol).

“La alta sensibilidad alcanzada en estos estudios allana el camino para observar quizá cientos de los cometas más tenues y distantes, o incluso más”, prevé Stefanie Milam, del Centro Goddard de Astrobiología, otra coautora del estudio. “Los hallazgos indican que también debería ser posible mapear moléculas más complejas hasta ahora no detectadas en los cometas”, agrega.

El estudio “Mapping the release of volatiles in the inner comae of comets C/2012 F6 (Lemmon) and C/2012 S1 (ISON) using the Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array” fue publicado en la revista Astrophysical Journal Letters.

Fuente: ALMA