Astrónomos descubren las primeras moléculas de gases nobles en el espacio

Los elementos pueden existir en varias versiones diferentes o isótopos, los cuales tienen distinto número de neutrones en sus núcleos atómicos.

Astrónomos de 'University College London' (UCL), en Reino Unido, han detectado moléculas de gases nobles en el espacio por primera vez en la Nebulosa del Cangrejo, un remanente de supernova. El equipo, dirigido por el profesor del Departamento de Física y Astronomía de UCL Mike Barlow, utilizó el Observatorio Espacial Herschel de la ESA para observar la Nebulosa del Cangrejo a la luz del infrarrojo lejano.


Sus mediciones de las regiones de gas frío y polvo llevaron al descubrimiento casual de la huella química de iones de hidruro de argón, un hallazgo publicado este jueves en 'Science' y que apoya las teorías científicas de cómo se forma de argón en la naturaleza. El Observatorio Espacial Herschel, un telescopio espacial de la ESA que recientemente completó su misión, es el mayor telescopio espacial que jamás ha volado y sus instrumentos fueron diseñados para detectar la luz infrarroja lejana, que tiene longitudes de onda mucho más largas de lo que podemos ver con los ojos.

"Estábamos haciendo un análisis sobre el polvo en varios remanentes de supernovas brillantes utilizando Herschel, entre ellos la Nebulosa del Cangrejo. Descubrir iones de hidruro de argón aquí fue inesperado porque no te esperas que un átomo como el argón, un gas noble, forme moléculas, y tampoco encontrarlas en el duro ambiente de un remanente de supernova", explica Barlow.

Aunque los objetos calientes como las estrellas brillan intensamente con luz visible, los objetos más fríos, como el polvo en las nebulosas, irradian principalmente en longitudes de onda infrarrojas, que están bloqueadas por la atmósfera de la Tierra. Aunque las nebulosas se pueden ver en luz visible, esta luz viene de los gases excitados calientes dentro de ellas, pero el componente frío y polvoriento es invisible en longitudes de onda ópticas.

Además de mapear el polvo haciendo imágenes de infrarrojo lejano de la nebulosa, el equipo utilizó el instrumento SPIRE de Herschel para realizar observaciones espectroscópicas. En ellas, la luz infrarroja se divide y dispersa según su longitud de onda, al igual que un prisma descompone la luz blanca hacia abajo en sus respectivos colores. Cuando se analizaron los datos, el equipo vio algunas características muy inusuales que costaron algún tiempo entender completamente.

"Mirar los espectros de infrarrojos es útil, ya que nos da la firma de moléculas, en particular, sus firmas de rotación -apunta Barlow. Cuando hay, por ejemplo, dos átomos unidos entre sí, giran alrededor de su centro común de masa. La velocidad a la que pueden girar sale en frecuencias muy específicas y cuantificadas, de forma que se puede detectar en forma de luz infrarroja con nuestro telescopio".

Los elementos pueden existir en varias versiones diferentes o isótopos, los cuales tienen distinto número de neutrones en sus núcleos atómicos. Las propiedades de los isótopos son muy similares entre sí en la mayoría de los aspectos, pero se diferencian ligeramente en la masa. Debido a esta diferencia de masa, la velocidad de rotación depende de que los isótopos estén presentes en una molécula.

ARGÓN-36 EN LA NEBULOSA DEL CANGREJO

La luz proveniente de ciertas regiones de la Nebulosa del Cangrejo mostró picos muy fuertes e inexplicables en la intensidad de alrededor de 618 gigahercios y 1.235 GHz. Consultando las bases de datos de propiedades conocidas de diferentes moléculas, los científicos encontraron que la única explicación posible era que la emisión traía girando iones moleculares de hidruro de argón. Por otra parte, el único isótopo del argón cuyo hidruro podría rotar a esa tasa era argón-36.

En este caso, la energía de la estrella de neutrones en el corazón de la nebulosa parece haber ionizado el argón, que después se unió con moléculas de hidrógeno para formar el ión molecular ArH +. " Nuestro descubrimiento fue inesperado porque normalmente cuando se encuentra una nueva molécula en el espacio, su firma es débil y hay que trabajar duro para encontrarla. En este caso, acaba de saltar fuera de nuestro espectro", subraya el profesor Bruce Swinyard, del Departamento de Física y Astronomía y miembro del Laboratorio Rutherford Appleton de UCL.

El descubrimiento del argón-36 en la Nebulosa del Cangrejo, además de ser la primera detección de este tipo, aporta información a las teorías científicas sobre cómo se forma el argón en la naturaleza. Los cálculos de los elementos que se agitaron por una supernova predicen una gran cantidad de argón-36 y no de argón-40, exactamente lo que el equipo observó en la Nebulosa del Cangrejo. Sin embargo, en la Tierra, el argón-40 es el isótopo dominante, ya que es liberado por la desintegración radiactiva del potasio en rocas. El argón, junto con los otros gases nobles, fue descubierto en la UCL por William Ramsay a finales del siglo XIX.