Descubren por primera vez en el espacio una molécula que desafía las teorías científicas

El metanol (CH₃OH), el alcohol orgánico más simple, desempeña un papel fundamental en la formación de compuestos orgánicos complejos en el espacio interestelar. En un estudio dirigido por Arnaud Belloche, del Instituto Max Planck de Radioastronomía (Alemania) y publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, los astrónomos han detectado por primera vez metanol totalmente deuterado (CD₃OD) en el espacio, en el que todos los átomos de hidrógeno han sido sustituidos por hidrógeno pesado (deuterio).

Moléculas complejas como el isopropanol ya están presentes en sistemas estelares muy jóvenes. Los experimentos sugieren que se forman en la superficie de granos de polvo helado mucho antes de que la estrella se encienda. El metanol desempeña un papel clave en este proceso. Para hacernos una idea, en los granos puede reaccionar lentamente con átomos como el carbono, el oxígeno y el hidrógeno para formar compuestos cada vez más grandes. Tan pronto como la estrella comienza a brillar y calienta su entorno, las moléculas orgánicas complejas se liberan en forma de gas. A partir de ese momento, sus señales pueden observarse utilizando los distintos telescopios ubicados en el desierto de Atacama, en Chile.

Para comprender qué vías químicas predominan en la formación de moléculas complejas, es esencial un inventario completo de los compuestos químicos que rodean a las estrellas jóvenes. Las moléculas deuteradas son de particular interés porque se forman únicamente en condiciones extremadamente frías, típicas de las primeras etapas de la formación estelar. En el centro se encuentra el metanol: desde la forma común con hidrógeno regular, pasando por las formas más raras con uno o varios átomos de deuterio, hasta la forma completamente deuterada. Hasta ahora, existía una laguna en las observaciones de esta área.

Como parte del programa ALMA COMPASS (Moléculas Orgánicas Complejas en Protoestrellas con Sondeos Espectrales de ALMA), los investigadores observaron once sistemas estelares jóvenes. Entre ellos se encuentra la protoestrella IRAS4A2, ubicada a unos 1000 años luz de distancia en la nube molecular de Perseo. Allí, el equipo ha detectado por primera vez la señal inequívoca de metanol totalmente deuterado (CD₃OD). Esta es también la primera detección de una molécula interestelar cuádruplemente deuterada.

«La deuteración nos permite rastrear la evolución química de las moléculas durante la formación de estrellas y planetas. Esto nos ayuda a comprender su química y, en última instancia, cómo se transfiere la complejidad molecular de las nubes interestelares a los sistemas planetarios», explica Silvia Spezzano, jefa de grupo de investigación en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) y coautora del presente estudio.

El equipo no solo logró detectar CD₃OD en las proximidades de IRAS4A2, sino que también determinó la abundancia de las distintas variantes de metanol. Resulta que la forma completamente deuterada es aproximadamente cien veces más abundante de lo que se predecía teóricamente. Ninguno de los modelos químicos disponibles actualmente puede explicar esta alta concentración de CD₃OD.

En los datos de IRAS4A2 se encuentra aún más información: líneas espectrales no identificadas. Dada la detección de CD₃OD, los astrónomos esperan que algunas de estas líneas provengan de las formas multideuteradas del metanol, CH₂DOD y CHD₂OD. Ya se está trabajando en los datos de laboratorio pertinentes, que aún se necesitan para una confirmación definitiva.

«En el Centro de Estudios Astroquímicos del MPE, estamos llevando a cabo un programa de laboratorio sistemático para estudiar la espectroscopia de moléculas orgánicas complejas deuteradas, incluyendo CH₂DOD y CHD₂OD» , concluye Spezzano.