Goldsmith: "El agua es mucho menos abundante en las nubes interestelares de lo predicho"

Paul Goldsmith es Jefe de Tecnología en la Junta Directiva de Astronomía, Física, y Tecnología Espacial de la NASA. Sus trabajos recientes se han centrado en determinar escalas de tiempo asociadas con los procesos de formación de nubes moleculares y estrellas jóvenes. Esto incluye el uso de hidrógeno atómico en nubes moleculares como trazador de su evolución y su historia. Es el investigador responsable en la NASA del Observatorio Espacial Herschel, lanzado en mayo de 2009.

El investigador Paul Goldsmith. Imagen:CAB/JPL.

CAB // Natalia Zelman et al. ¿En qué campo desarrolla su investigación?
Mi trabajo se ha centrado en determinar la estructura y las condiciones físicas de las densas nubes moleculares en las cuales se forman nuevas estrellas. Utilizando la emisión de diferentes moléculas, podemos obtener datos sobre temperatura, densidad, y movimientos dentro de las nubes, así como su tamaño y masa totales. Para esta investigación he estado utilizando telescopios basados en tierra, así como una misión espacial reciente llamada “Satélite Astronómico de Ondas Submilimétricas” (Submillimeter Wave Astronomy Satellite, SWAS). Actualmente, el Observatorio Espacial Herschel ofrece mayores capacidades para investigar las nubes moleculares y, en particular, para dilucidar cómo se forman las nubes moleculares y las nuevas estrellas.

¿Cuáles cree que son los avances más importantes de su campo en los últimos años?
En los últimos años, las observaciones han revelado que una de las moléculas más importantes, el agua, es mucho menos abundante en las nubes interestelares de lo que se había predicho en un principio. El vapor de agua en la atmósfera terrestre hace necesario ir al espacio para estudiar estas especies moleculares, pero los resultados de las misiones ISO, SWAS, y Odin confirman que el agua tiene una presencia de un factor ~100 por debajo de las predicciones de los modelos químicos de la fase de gas en “típicas” nubes moleculares frías. La mejor explicación es que está “congelada” sobre los grano de polvo en forma de capa de hielo. Por otro lado, recientes resultados de Herschel han confirmado que la molécula diatómica hidruro de flúor (HF) contiene la mayor parte del flúor de las nubes interestelares, y estas especies pueden ser un buen trazador para estudiar cuánto material hay en el medio difuso interestelar. Herschel también está dando a los astrónomos la primera oportunidad de trazar con precisión la distribución de una especie clave, el carbón ionizado, que se encuentra en cantidades importantes en las capas externas de las nubes moleculares, en regiones que han sido ignoradas por la dificultad que entraña su observación por otros medios, y que pueden tener un efecto significativo en la estructura de las nubes moleculares.

¿Cuál es la importancia de un congreso internacional de este tipo?
Muchos temas importantes en astrofísica dependen de la composición y las condiciones del material molecular. Ese campo abarca desde la formación de estrellas a partir de densas nubes moleculares, pasando por la formación de sistemas planetarios a partir de los discos de gas y polvo que deja la formación de una estrella, hasta el estudio de cómo los elementos pesados son devueltos al espacio interestelar para incorporarse a futuras generaciones de estrellas, planetas e, incluso, de la propia vida.

Durante los últimos 40 años, los astrónomos solo han podido constatar el hecho de que las estrellas jóvenes se forman a partir de nubes moleculares frías (en comparación con el caliente gas ionizado o atómico). Los detalles sobre qué moléculas están presentes son críticos para determinar cómo ese gas se enfría a sí mismo para permitir que se formen nuevas estrellas. La composición y el comportamiento de los granos de polvo que acompañan al gas molecular son también sumamente importantes ya que las moléculas pueden pegarse a los granos, generando reacciones. De hecho, la molécula más importante, el hidrógeno molecular (H2), se forma a partir de granos de polvo. Astrónomos de todo el mundo trabajan en estas cuestiones, que forman parte de los temas centrales de este congreso.

¿Qué opina sobre la evolución y el futuro de la Astroquímica en España?
La Astroquímica es un campo relativamente nuevo, y es emocionante que se le esté prestando una atención especial en España. Hay varios centros importantes que abordan este tema de estudio y lo relacionan con otros asuntos astronómicos importantes como el origen de la vida. Esta combinación se propone, por ejemplo, en propio nombre del Centro de Astrobiología. Este tipo de trabajo interdisciplinario puede ofrecer un valioso entendimiento de, por ejemplo, la conexión entre moléculas interestelares y el origen de la vida en el Sistema Solar.

¿Qué espera descubrir su comunidad científica en la próxima década?
Naturalmente, se trata de una pregunta difícil de responder. Espero que aprendamos mucho más sobre los detalles de cómo se forman nuevas estrellas en las nubes moleculares. El instrumento ALMA que empieza a operar en breve en Chile, nos dará una visión extremadamente detallada de los alrededores de las nuevas estrellas, de los discos de gas y polvo que a menudo las rodean, y posiblemente de los planetas en formación junto con los jóvenes objetos estelares. El Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA) es un avión 747 con un telescopio casi tan grande como el Herschel. Vuela por encima de casi toda el agua que contiene la atmósfera terrestre, y esto nos permitirá estudiar muchas especies importantes cuyas señales se ven bloqueadas por la absorción de la atmósfera. Esto incluye tanto a átomos como a moléculas, que pueden dar indicios de cómo se forman las propias nubes moleculares. Esto proporcionará información crítica sobre qué regula el ritmo de formación estelar en la Vía Láctea y en otras galaxias a lo largo del universo.

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Goldsmith ha trabajado para determinar las condiciones de formación de estrellas masivas utilizando líneas moleculares y emisión continua de polvo. También ha utilizado trazadores específicos de la química en el medio interestelar para evaluar el impacto de la formación estelar en los materiales de las nubes moleculares circundantes a través del calentamiento del polvo, ondas de choque y otros procesos.

 

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