Santa María Tonantzintla, Puebla, a 6 de enero. Un equipo internacional, liderado por astrofísicos del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), detectó con el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM) la diversidad molecular del gas supersónico en una nebulosa planetaria tipo “fuente de agua”.

Ésta es la primera ocasión en la que se detecta en distintas moléculas el gas supersónico proveniente de estos objetos. Las nebulosas planetarias “fuente de agua” son un tipo especial de nebulosa que emite “chorros de agua”, revelados por la emisión máser (equivalente al láser, pero en las microondas), explica el Dr. Arturo Gómez-Ruiz, catedrático del Consejo Nacional de Ciencias y Tecnología (Conacyt) adscrito al INAOE y líder de este proyecto. “Pocas nebulosas planetarias exhiben esta característica tan peculiar y muy pocas han sido estudiadas en su contenido molecular, a pesar de la importancia de estos objetos en el proceso evolutivo de las estrellas”, abunda.

El grupo de astrónomos liderado por el Dr.  Gómez-Ruiz apuntó el GTM hacia el prototipo de nebulosa planetaria “fuente de agua” llamada IRAS 16342-3814, revelando una sorprendente diversidad molecular del gas supersónico relacionado con esta “fuente de agua”.

Las observaciones fueron realizadas con un GTM en modo de ciencia temprana, es decir, usando sólo 32 de los 50 metros de diámetro, de su superficie total. Cuando en el próximo invierno el GTM finalmente opere a su máxima capacidad, se espera que este tipo de descubrimientos se den más rápidamente, incrementando con ello el impacto científico del telescopio y su liderazgo mundial en la astronomía milimétrica.

En las observaciones se descubrieron moléculas de monóxido de silicio, ácido cianhídrico, monóxido de azufre y monóxido de carbono (en su variedad isotópica 13CO) moviéndose en un gas supersónico a una velocidad de entre cien y 300 kilómetros por segundo.

“Como referencia, la velocidad de las balas de armas de fuego va desde 0.3 hasta 1.8 kilómetros por segundo, por lo que estos chorros de gas son entre cien y mil veces más veloces. Éstas estarían entre las velocidades más altas detectadas en el gas molecular de objetos astronómicos dentro de nuestra galaxia”, explica el Dr. Gómez-Ruiz.

El investigador añade que en algunas nebulosas planetarias jóvenes, llamadas también pre o proto-nebulosas planetarias, se conocía la existencia de gas molecular a velocidades extremas, pero en la mayoría de los casos sólo se habían detectado en la molécula de monóxido de carbono.

“Sólo en un par de proto-nebulosas planetarias se había confirmado la presencia de gas a velocidades extremas en otras moléculas, tales como monóxido de silicio y ácido cianhídrico. Sin embargo, lo importante de nuestras observaciones con el GTM radica en que por primera vez este flujo extremo de gas se detecta simultáneamente en todas estas moléculas. De hecho, dado que las moléculas más abundantes fueron monóxido de silicio y monóxido de azufre, todo parece indicar que tal flujo es rico en oxígeno, lo cual también es demostrado por primera vez en este tipo de objetos. Finalmente, este prototipo de nebulosa fuente de agua no había sido estudiado en gran detalle en su contenido molecular, pero ahora nuestras observaciones con el GTM brindan una gran cantidad de información. En particular, es la primera vez que su flujo extremo es detectado en moléculas diferentes al monóxido de carbono”, subraya Arturo Gómez-Ruiz.

Casi simultáneamente a la aceptación de este trabajo en la revista inglesa Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, un grupo independiente de astrónomos reportan resultados, a ser publicados en la revista Astrophysical Journal Letters, sobre la emisión de gas de monóxido de carbono a velocidades extremas observadas con ALMA, el arreglo de telescopios milimétricos/submilimétricos más grande del mundo.

“Esto no sólo indica la sinergia que puede haber entre el GTM y ALMA, sino también que el GTM, por sí solo, puede obtener resultados de gran impacto y en la frontera de los conocimientos astronómicos, dando la oportunidad a la comunidad científica nacional de ser líder en este tipo de proyectos”, concluye el Dr. Gómez-Ruiz.

Las nebulosas planetarias indican las etapas finales en la vida de una estrella de “talla chica”, como nuestro Sol, o “mediana”. Al descubrirse en el siglo XVIII, las imágenes de los telescopios de aquel entonces las mostraban como nebulosidades parecidas a las imágenes de los planetas gigantes del sistema solar (por ejemplo Júpiter). Basándose en esa analogía, William Herschel acuñó el término nebulosa planetaria para referirse a estos objetos celestes, aunque posteriormente fue demostrado que nada tenían que ver con los planetas.

Las proto-nebulosas planetarias son objetos estelares en el proceso evolutivo entre la llamada rama asintótica de las gigantes y nebulosa planetaria, por lo que ellas representan el paso inicial de la formación de las nebulosas planetarias. Los resultados de las observaciones con el GTM en modo de ciencia temprana prevén ya la importancia que tendrá este instrumento en el estudio de este tipo de objetos astronómicos en las próximas décadas.

_______________________

Los resultados de estas observaciones con el GTM fueron aceptados para su publicación en la Revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). El artículo se titula Early Science with the Large Millimeter Telescope: Molecules in the Extreme Outflow of a proto-Planetary Nebula- y sus autores son:  A.I. Gómez-Ruiz, L. Guzman-Ramirez, E. O. Serrano, D. Sanchez-Arguelles, A. Luna, F. P. Schloerb, G. Narayanan, M. S. Yun, R. Sahai, A. A. Zijlstra, M. Chavez-Dagostino, A. Montaña, D. H. Hughes, M. Rodríguez.

El artículo se puede consultar en el repositorio electrónico de artículos científicos: https://arxiv.org

Acerca del GTM:

El Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano es un proyecto binacional liderado por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, INAOE, y su socio en Estados Unidos, la Universidad de Massachusetts. Consiste en una antena de 50 metros de diámetro que lo ubica como el telescopio más grande del mundo en su tipo. Posee una batería de instrumentos que han ya permitido estudiar la formación de estructuras (galaxias, estrellas y planetas) en todas las escalas del Universo. Recientemente el GTM se ha agregado al conjunto de telescopios que están analizando la periferia del agujero negro del centro de nuestra galaxia. El GTM ha sido apoyado financieramente, en la parte mexicana, por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).

Acerca del INAOE:

El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica es un centro de investigación científica de prestigio internacional. Está ubicado en Santa María Tonantzintla, Puebla, y pertenece al Sistema de Centros Públicos de Investigación del CONACYT. Sus objetivos principales son realizar investigación de frontera en Astrofísica, Óptica, Electrónica y Ciencias Computacionales, formar recursos humanos de primer nivel en las citadas áreas, e identificar y resolver algunos de los problemas científicos y tecnológicos más importantes en el país y en el mundo. Para mayor información consultar www.inaoep.mx