martes, marzo 27, 2018

Telescopio Webb de la NASA se da un chapuzón en la búsqueda de agua interestelar

El Telescopio Webb de la NASA trazará mapas de los hielos cósmicos
 Formación de hielo en un disco protoplanetario Los

copos de nieve cósmicos son barridos por la formación de planetas, proporcionando ingredientes clave para la vida

La mayor parte del agua en el universo flota en vastos reservorios llamados nubes moleculares. Recubre la superficie de los granos de polvo, convirtiéndolos en copos de nieve cósmicos. Cuando las estrellas y los planetas se forman, esos copos de nieve se barren, entregando ingredientes clave para la vida. El Telescopio Espacial James Webb de la NASA mapeará el agua y otros hielos cósmicos para obtener nuevos conocimientos sobre estos bloques de construcción para planetas habitables.

La historia completa:

La luz azul de una estrella recién nacida ilumina la nebulosa de reflexión IC 2631. Esta nebulosa es parte de la región de formación de estrellas de Chamaeleon, que Webb estudiará para aprender más sobre la formación de agua y otros hielos cósmicos. CRÉDITO: Observatorio Europeo Austral (ESO)

El agua es crucial para la vida, pero ¿cómo se hace agua? Cocinar 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 frígidas, 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 reservorios cósmicos para obtener nuevos conocimientos sobre el origen y la evolución del agua y otros bloques de construcción clave para los planetas habitables.


Una nube molecular es una nube interestelar de polvo, gas y una variedad de moléculas que van desde hidrógeno molecular (H 2 ) hasta compuestos orgánicos complejos que contienen carbono. Las nubes moleculares contienen la mayor parte del agua del 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 amoniaco. 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 la nube molecular, y cómo evolucionan durante la formación de una estrella y sus planetas, entonces podemos evaluar si los bloques de construcción de la vida deberían existir en cada sistema estelar", dijo Melissa. McClure de la Universiteit van Amsterdam, el investigador principal de un proyecto de investigación para investigar hielos cósmicos.

Para comprender estos procesos, uno de los proyectos de Science Discretionary Early Release del Director de Webb examinará una región cercana de formación estelar para determinar qué hielos están presentes en el lugar. "Planeamos utilizar una variedad de modos y capacidades instrumentales de Webb, no solo para investigar esta región, sino también para aprender la mejor manera de estudiar hielos cósmicos con Webb", dijo Klaus Pontoppidan del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI), una investigador en el proyecto de McClure.

 Este proyecto aprovechará los espectrógrafos de alta resolución de Webb para obtener las observaciones más sensibles y precisas en longitudes de onda que miden específicamente los hielos. Los espectrógrafos de Webb, NIRSpec y MIRI.

Estrellas infantiles y cunas de cometas

El equipo, liderado por McClure y los investigadores co-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 500 años luz de la Tierra y contiene varios cientos de protoestrellas, la más antigua de las cuales tiene aproximadamente un millón de años. "Esta región tiene un poco de todo lo que estamos buscando", dijo Pontoppidan.

El equipo utilizará 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 diseminadas por el cielo, los astrónomos pueden cartografiar hielos dentro de toda la extensión de la nube y localizar dónde se forman diferentes hielos. También se enfocarán en protoestrellas 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 es la distancia orbital de Plutón en nuestro sistema solar.

Este espectro simulado del telescopio Webb ilustra

los tipos de moléculas que se pueden detectar
en las regiones de formación de estrellas,
como la Nebulosa del Águila (fondo).
CRÉDITO: NASA, ESA, el Equipo de Herencia de Hubble,
y M. McClure (Universiteit van Amsterdam)
y A. Boogert (Universidad de Hawai)
"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. Observaremos los lugares donde los cometas se forman alrededor de otras estrellas", explicó. Pontoppidan.

Experimentos de laboratorio

Para entender las observaciones de Webb, los científicos necesitarán realizar experimentos en la Tierra. Los espectrógrafos de Webb difundirán la luz infrarroja entrante en un espectro de arco iris. Diferentes moléculas absorben luz a ciertas longitudes de onda o colores, lo que resulta en líneas espectrales oscuras.
 Los laboratorios pueden medir una variedad de sustancias para crear una base de datos de "huellas dactilares" moleculares. Cuando los astrónomos ven esas huellas dactilares 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.
 ¿Cómo se formaron? Lo que encontramos con Webb ayudará a informar a nuestros modelos y nos permiten entender los mecanismos para la formación de hielo a temperaturas muy bajas ", explicó Karin Öberg del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, un investigador del programa.

"Llevará años extraer completamente los datos que salen de Webb", agregó Öberg.

El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio espacial infrarrojo del mundo de la próxima década. Webb ayudará a la humanidad a resolver los misterios de nuestro sistema solar, mirar más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorar las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un proyecto internacional liderado por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).

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