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Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Universidad de Concepción

El Universo temprano y su química: nuevas ideas y rutas de observación

 

El pasado mes de abril se dio a conocer un importante descubrimiento en el mundo de la astroquímica: Se detectó lo que sería el primer enlace molecular en el Universo. Se trata del ión de hidruro de Helio HeH+ en la nebulosa planetaria NGC 7027, lo que confirma predicciones de la química que esencialmente hacen posible el Universo como lo conocemos.

Y en agosto de este año, Novotny et al. publicó el paper “Quantum-state-selective electron recombination studies suggest enhanced abundance of primordial HeH+” en la revista Science. En la investigación, “se midió la velocidad de destrucción de HeH+ en colisión con electrones. Este es el proceso de destrucción más importante para esta molécula; de hecho, determina su abundancia y su observabilidad. El experimento también representa un avance en este tipo de estudios, es decir, reacciones de moléculas iónicas con electrones, un experimento que ahora se puede aplicar a otras moléculas de interés en astrofísica”, explica el Dr. Stefano Bovino, académico del Departamento de Astronomía UdeC, quien fue invitado por la revista científica Science a comentar la investigación de Novotny et al.

El Dr. Bovino se especializa en astroquímica y se ocupa de proporcionar modelos de última generación que permitan una comparación y una mejor interpretación de los datos de observación. Como astroquímico, está involucrado en muchos problemas diferentes donde la microfísica podría ser relevante como el ISM en galaxias, la formación de estrellas en nubes moleculares y la transición entre la primera y la segunda generación de estrellas, incluyendo la química de el Universo temprano. “Durante mi doctorado realicé estudios sobre HeH+. En un paper de 2011, con nuevos cálculos teóricos donde combinamos estudios de química cuántica y modelos astroquímicos, mostramos que la abundancia de HeH+ es mayor de lo esperado en estudios anteriores”, explica Bovino.

El trabajo generó un nuevo interés en el estudio de esta materia, y fue citado por otros investigadores en las prestigiosas revistas científicas Nature y Science y debido a esto es que la revista Science le invitó a comentar la investigación “Quantum-state-selective electron recombination studies suggest enhanced abundance of primirdial HeH+”.

First molecule still animates astronomers. A study of the helium hydride ion stirs up primordial astrochemistry se titula el análisis de Stefano Bovino junto a Daniele Galli. “Básicamente, en nuestro artículo comentamos los nuevos trabajos: observación de HeH+ por Rolf Güsten y colaboradores y el nuevo experimento de Novotny et al. colocándolos en un contexto general”, detalla Bovino.

En el artículo se explica por qué estos nuevos estudios 
son importantes para el campo. “De hecho, hemos observado HeH+ en una nebulosa planetaria que es un ambiente caliente donde se encuentra hidrógeno ionizado y se puede formar HeH+, pero lo ideal sería observar HeH+ en un cuásar, es decir, un núcleo activo de una galaxia lejana, para comprobar las predicciones teóricas sobre la historia del Universo.

Con estos estudios, se ha abierto una nueva ruta para la observación de esta molécula. “Por ejemplo, podemos observar el efecto que esta molécula podría tener sobre la radiación cósmica de microondas, porque los fotones emitidos por las moléculas primordiales pueden interactuar con la radiación de fondo cósmica, generando fluctuaciones en su 
espectro”, finaliza el académico UdeC.

Para leer el análisis de Bovino y Galli sobre el estudio de Novotny et al.: https://science.sciencemag.org/content/365/6454/639/tab-pdf

Para leer el paper de Novotny et al.: https://science.sciencemag.org/content/365/6454/676.abstract

Para leer sobre la primera observación: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1090-x

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