Durante cuatro décadas fue una predicción sin confirmar. Ahora el telescopio espacial James Webb ha detectado una emisión rotacional «prohibida» del ion trihidrógeno (H₃⁺) en ondas de choque de regiones donde nacen estrellas, un hallazgo que ni siquiera se había logrado reproducir en laboratorios terrestres. El equipo está dirigido por David Neufeld, de la Universidad Johns Hopkins.
- La predicción tardó 40 años en cumplirse. En 1986, Fu-Shih Pan y Takeshi Oka calcularon que esta molécula podía emitir una señal extraordinariamente débil. Hasta ahora nadie había logrado verla, ni en el espacio ni en laboratorio.
- La molécula es simple, pero su simetría la hace casi muda. El H₃⁺ está formado por tres núcleos de hidrógeno que comparten dos electrones y dibujan un triángulo equilátero. Esa configuración carece de momento dipolar eléctrico permanente, así que normalmente no emite radiación mediante transiciones rotacionales.
- La rotación deforma el triángulo lo justo. Pan y Oka entendieron que, al girar, las fuerzas centrífugas pueden deformar ligeramente la molécula y abrir una vía a esa emisión mínima. La transición «prohibida» no contradice las leyes de la física: simplemente es muy improbable.
- El instrumento MIRI fue clave. La sensibilidad de este instrumento del James Webb permitió distinguir las señales en el infrarrojo medio, donde aparecen estas líneas.
- En HH 168 aparecieron las 26 líneas espectrales. Este objeto Herbig-Haro, en la región Cepheus A West, a unos 2.300 años luz, mostró las 26 líneas con una significación estadística superior a cinco sigma. La emisión coincidía con la del hidrógeno molecular caliente, así que ambas sustancias están ligadas a las mismas ondas de choque.
- La señal se repite en otra región. El equipo revisó observaciones anteriores de HH 211, donde una estrella recién nacida expulsa material a grandes velocidades, y encontró las mismas señales.
- Los modelos se quedaron cortos. Algunos modelos teóricos subestimaron la intensidad del H₃⁺ por factores de cinco o seis, lo que indica que aún faltan detalles por comprender sobre cómo se excita la molécula en estas condiciones.
Dónde se produce esta luz
Los objetos Herbig-Haro aparecen cuando las estrellas jóvenes expulsan chorros de materia que chocan contra el gas circundante. Esos choques generan ondas que elevan la temperatura a miles de grados; el gas responsable de esta emisión supera los 2.000 kelvin. Es un entorno violento, muy distinto de la calma que solemos asociar al espacio.
Los investigadores analizaron una región de formación estelar y, en HH 168, identificaron 26 líneas espectrales correspondientes a una emisión hasta entonces desconocida de forma experimental.
Por qué importa una molécula tan pequeña
El H₃⁺ interviene en numerosas reacciones químicas del medio interestelar y facilita la formación de moléculas cada vez más complejas, incluidas las relacionadas con ingredientes necesarios para la vida. Ya se había identificado mediante otros tipos de emisión y absorción, pero su espectro rotacional puro seguía sin observarse.
Por eso el James Webb no ha descubierto una molécula nueva, sino una nueva forma de observar una ya conocida. Las líneas rotacionales podrían convertirse en una herramienta para investigar la ionización y las condiciones físicas del gas sometido a ondas de choque, y abren una posibilidad nueva para estudiar la materia en los entornos más violentos del cosmos.
Qué viene ahora
Los resultados están aceptados para publicación en The Astrophysical Journal Letters. Queda trabajo por delante: entender cómo se excita esta molécula en esas condiciones y ajustar los modelos que subestimaron su intensidad.
Así, una predicción hecha en 1986 sobre una molécula de tres átomos acaba confirmándose a 2.300 años luz, gracias a un telescopio capaz de ver lo que ningún laboratorio había logrado reproducir.
Por la redacción de GUAY.news.
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