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Confirmada la presencia de fosfina en torno a la estrella CW Leonis

Fosfina en CW Leonis. Créditos: Leao et al., 2006; M. Agúndez et al., 2014.
Fosfina en CW Leonis. Créditos: Leao et al., 2006; M. Agúndez et al., 2014.

La fosfina (PH3), una de las formas más estables del fósforo, ha sido detectada por primera vez fuera del Sistema Solar. La importancia de esta detección radica en que el fósforo está presente en todas las formas de vida conocidas, por lo que el descubrimiento de esta molécula es un paso hacia una mejor comprensión de la química del fósforo en el cosmos.

Desde hace más de 30 años, la fosfina (PH3) es conocida por estar presente en las atmósferas de los planetas gigantes gaseosos Júpiter y Saturno, donde es el principal portador de fósforo. Los datos indican que, en Neptuno y Urano, la abundancia de fósforo en fase de gas en la atmósfera de estos gigantes helados es, probablemente, menor que en la fotosfera del Sol. Pero hasta ahora no se había confirmado su presencia fuera del Sistema Solar.

Si hace unos años se identificaba la fosfina de forma tentativa en la envoltura de la estrella de carbono CW Leonis1 y en la nebulosa CRL 26882, estudios realizados con datos del instrumento HIFI, a bordo del satélite Herschel, han confirmado la primera detección inequívoca de PH3 fuera de nuestro Sistema Solar.

Puesto que hablamos de uno de los bioelementos primarios3, esenciales para la formación de moléculas orgánicas, es importante dar pasos hacia una mejor comprensión de la química del fósforo en el espacio.

El método

La detección de una molécula en el espacio se basa en la identificación de las huellas que ésta deja en el espectro de la región observada. Dichas huellas no son otras que las líneas espectrales correspondientes a transiciones entre distintos estados de energía.

Estas transiciones pueden ser de varios tipos: electrónicas, vibracionales y rotacionales. Las electrónicas suponen un cambio en la distribución de la nube de electrones (además de en las moléculas, también se dan en los átomos); las vibracionales tienen lugar debido a cambios en el estado de vibración de los núcleos en torno a su posición de equilibrio;  por último,  las rotacionales se dan cuando la molécula modifica su velocidad de rotación al girar, de forma solidaria con respecto al centro de masas, los núcleos de los átomos que la componen.

El espectro rotacional de PH3 ha sido extensamente estudiado en laboratorio y las frecuencias de línea (su “huella dactilar”) se conocen con precisión. Esto fue fundamental para que, en el año 2008, se detectara fosfina de forma tentativa4, es decir, se encontrara una de las huellas que puede dejar esta molécula, atribuible a la transición rotacional J=1-0, la de más baja energía de la molécula. Sin embargo, hallar solo una de las posibles marcas no era suficiente para confirmar su presencia.

En este estudio se ha detectado la segunda transición rotacional, correspondiente a J=2-1 que, esta vez sí, confirma la presencia de fosfina en la envoltura de la estrella rica en carbono CW Leonis.

En CW Leonis, la fosfina se forma en alguna parte de la envoltura situada a una distancia de la estrella no mayor de 100 radios estelares, aunque no está claro cuál es el mecanismo principal de formación. Se desconoce si la fosfina se forma cerca de la estrella o más lejos, hacia la envoltura, aunque hay razones para sospechar que no se forma demasiado cerca de la estrella. También se cree que el impulso que genera la luz infrarroja en esa zona juega un papel crucial en la excitación de las transiciones de PH3 observadas.

Aunque contiene apenas el 2% de fósforo total disponible en la envoltura de CW Leonis, la fosfina es, junto con la molécula HCP, uno de los principales portadores de  fósforo en fase de gas en las capas interiores de la envoltura de la estrella, sugiriendo que también podría ser una especie importante de fósforo en otros entornos astronómicos.

La detección de PH3 desafía los modelos químicos actuales, ya que ninguno ofrece un escenario de formación satisfactoria. Las observaciones de PH3, tanto en CW Leonis  como en otros entornos, con telescopios como ALMA, pueden ayudar a entender mejor su formación y las implicaciones para la química del fósforo en el espacio.

Notas

[1] CW Leonis, en la constelación de Leo, también es conocida como CGCS 2619 y como IRC +10216.

[2] CRL 2688, en la constelación del Cisne, es una nebulosa protoplanetaria bipolar, también conocida como RAFGL 2688 y como “Nebulosa del huevo” (Egg Nebula).

[3] Los bioelementos primarios son el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S).

[4] “Tentative detection of phosphine in IRC +10216”, Agúndez, M.; Cernicharo, J.; Pardo, J. R.; Guélin, M.; Phillips, T. G.; 2008, Astronomy and Astrophysics, 485, L33. “A Search for Phosphine in Circumstellar Envelopes: PH3 in IRC +10216 and CRL 2688?”, Tenenbaum E. D.; Ziurys, L. M.; 2008, Astrophysical Journal Letters, 680, L121.

Más información

Este trabajo ha sido publicado en el artículo científico “Confirmation of Circumstellar Phosphine”, en la revista Astrophysical Journal Letters (790, L27), y sus autores son: M. Agúndez (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC), España); J. Cernicharo (ICMM, CSIC; España); L. Decin (Sterrenkundig Instituut Anton Pannekoek, University of Amsterdam, Países Bajos/Instituut voor Sterrenkunde, Katholieke Universiteit Leuven, Bélgica); P. Encrenaz (LERMA, Observatoire de Paris, Francia); y D. Teyssier (European Space Astronomy Centre, ESAC, Madrid, España).

Pies de imagen:

Imagen 1: Fosfina en CW Leonis. Transiciones de rotación J=1-0 y J=2-1 de PH3 detectadas con el telescopio IRAM 30m y HIFI/Herschel sobre una imagen de la envoltura esférica en torno a CW Leonis observada en la banda V, en el rango visible, por Leao et al., 2006.

Imagen 2: CW Leonis. Créditos: ESA/SPIRE/PACS/Consorcio MESS.
http://herschel.cf.ac.uk/results/cw-leonis

Enlaces:

– Página web del Consolider Ingenio 2010 ASTROMOL
– Comentarios sobre la detección tentativa de PH3 en la sección “Astromolécula del mes” (marzo 2010) de la web “The Astrochymist”.
– Más información sobre la molécula PH3, la fosfina.
– Acceso al artículo científico completo: “Confirmation of Circumstellar Phosphine”

CW Leonis. Créditos: ESA/SPIRE/PACS/Consorcio MESS.
CW Leonis. Créditos: ESA/SPIRE/PACS/Consorcio MESS.
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Algo huele a podrido… en Orión KL

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En el recuadro podemos ver la zona protagonista de nuestra historia: Orión KL.
Créditos: (NASA, ESA, Robberto (STScI/ESA), Orion Treasury Project Team).

Este es el título de un artículo sobre el mercaptano de etilo que nos han publicado en Naukas, una de las webs de divulgación científica más activa de la red. En él, explicamos cómo un equipo de ASTROMOL ha localizado tentativamente este maloliente compuesto en la nube de Orión KL.

Os dejamos el enlace:
Algo huele a podrido… en Orión KL

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“Venus es un quebradero de cabeza”

Superficie de Venus. Créditos: NASA
Superficie de Venus. Créditos: NASA

En un trabajo liderado por nuestro compañero del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y miembro de ASTROMOL, Javier Peralta, se ha dado a conocer la gran velocidad a la que gira la atmósfera en torno al planeta. Si un día en Venus dura doscientos cuarenta y tres días terrestres, su atmósfera circunda el planeta en apenas cuatro días.

“Venus es un quebradero de cabeza para los especialistas en dinámica atmosférica. Sus vientos superan los cuatrocientos kilómetros por hora, sesenta veces más que la velocidad de rotación del planeta -como comparación, los vientos más veloces en la Tierra están muy por debajo de su velocidad de rotación-”, apunta Javier Peralta. “Pero tras treinta años de investigación, hoy en día seguimos sin un modelo físico que reproduzca fielmente la superrotación de Venus”, destaca el investigador.

Noticia de referencia:
Un estudio del IAA descifra las ondas atmosféricas de Venus

Otras noticias:
Descifradas las ondas atmosféricas de Venus, una de las claves para comprender la superrotación de la atmósfera del planeta

¿Por qué la atmósfera de Venus gira 60 veces más deprisa que el planeta?

Explican por qué la atmósfera de Venus se mueve 60 veces más rápido que su superficie

Deciphering the Atmospheric Waves of Venus (Astrobiology Magazine)

Más información:

Venus: un puzle cubierto de nubes (Revista IAA)

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Complejidad física y química en la nube molecular Orión KL

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El pasado 27 de junio leía su tesis nuestra compañera Gisela Bañó Esplugues. Titulada “Complejidad física y química en la nube molecular Orión KL”, y dirigida por José Cernicharo Quintanilla y Javier Rodríguez Goicoechea, este trabajo ha estudiado la emisión del gas molecular en las diferentes zonas de la nube molecular Orión KL, profundizando en la comprensión de sus propiedades físicas y químicas. Ha obtenido la calificación de Sobresaliente cum laude. ¡Enhorabuena!

Aquí podéis leer un resumen de la tesis:
Complejidad física y química en la nube molecular Orión KL

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