Hallan por primera vez azufre, vital para la vida, en forma sólida y gaseosa disperso en el espacio interestelar

El azufre está en todas partes. En nuestro cuerpo, forma parte de las proteínas. En la Tierra, participa en ciclos biogeoquímicos esenciales. Y más allá, en el universo, su historia es mucho menos clara. Uno podría suponer que, al ser un elemento relativamente abundante, los astrónomos ya tendrían claro dónde y cómo se encuentra repartido entre las estrellas. Pero no. Durante años, una parte significativa del azufre parecía estar “desaparecida” del medio interestelar, como si se escondiera de los instrumentos científicos.

Esa incógnita acaba de comenzar a resolverse gracias a un hallazgo extraordinario: por primera vez, se ha detectado azufre interestelar tanto en forma gaseosa como en forma sólida, directamente y en la misma línea de visión. El resultado ha sido posible gracias a los datos obtenidos por la misión japonesa XRISM, especializada en espectroscopía de rayos X, y publicado en la Publications of the Astronomical Society of Japan por un equipo internacional liderado por Lía Corrales. Este trabajo no solo ayuda a cerrar una de las brechas más persistentes en la química del cosmos, sino que ofrece una nueva herramienta para entender cómo se forman las estrellas, los planetas y, quizá, los ingredientes básicos de la vida.

El azufre: imprescindible en la vida, escurridizo en el espacio

El azufre es un elemento clave para la vida. Interviene en procesos celulares esenciales y está presente en aminoácidos, enzimas y vitaminas. Sin embargo, en el medio interestelar —ese vasto entorno de gas y polvo que separa las estrellas— su presencia no estaba del todo clara. En regiones poco densas, se detectaba como gas mediante observaciones en el ultravioleta. Pero en zonas más densas, como las nubes moleculares donde nacen estrellas, el azufre desaparecía del radar.

Esta desaparición ha sido atribuida, durante décadas, a un fenómeno de “depleción”: el azufre se condensa y se incorpora a granos de polvo, volviéndose invisible para muchos instrumentos. El problema es que, hasta ahora, no se había observado de forma directa esta forma sólida. Como explica el estudio, “esta es la primera vez que se demuestra la detección con alta señal del azufre atómico interestelar en su línea de absorción SII Kβ”. Además, se han identificado residuos de absorción correspondientes a compuestos sólidos de azufre, como troilita, pirrotina y pirita.

Una ventana de rayos X al otro lado de la galaxia

Para lograr este avance, el equipo utilizó el espectrómetro Resolve a bordo de XRISM, una misión conjunta de JAXA y NASA. Los científicos observaron el sistema binario GX 340+0, situado a unos 11.000 parsecs, en el otro extremo del disco de la Vía Láctea. Aprovecharon la intensa emisión de rayos X de este sistema como fuente de luz de fondo, que al atravesar el medio interestelar se “marca” con las huellas químicas de los elementos presentes.

Esta técnica permitió no solo detectar la línea Kβ del azufre ionizado (SII) en gas, sino también registrar una absorción adicional que encaja con la presencia de azufre en forma sólida, mezclado probablemente con hierro. Como detalla el paper, “las plantillas de absorción de tres compuestos Fe-S proporcionan ajustes igualmente buenos a los residuos” observados en el espectro. Esto respalda la hipótesis de que parte del azufre se encuentra atrapado en minerales como la troilita, un sulfuro de hierro frecuente en meteoritos.

Detectar lo invisible: gas, polvo y compuestos de azufre

Uno de los logros técnicos más notables de este estudio es haber conseguido distinguir, en un único espectro, las contribuciones del azufre en estado gaseoso y en forma sólida. Para hacerlo, los investigadores compararon modelos de absorción espectral con y sin compuestos de polvo, y evaluaron los resultados usando criterios estadísticos rigurosos.

El modelo que combinaba azufre en gas (SII) con uno de los compuestos sólidos (como troilita o pirrotina) ofreció la mejor concordancia con los datos. El resultado permitió estimar una depleción del 40% ± 15% del azufre, es decir, ese porcentaje estaría fijado en granos de polvo y no en fase gaseosa. Esta proporción concuerda con las estimaciones indirectas previas, pero hasta ahora nunca se había medido de forma directa.

Además, los investigadores confirmaron que esta señal no es un efecto interno del sistema binario, sino que es genuinamente interestelar. La línea de absorción aparece en diferentes fases del sistema y también fue observada en un segundo objeto, 4U 1630−472, reforzando su origen más allá de las estrellas observadas.

Implicaciones para el estudio de la galaxia y del origen planetario

Comprender dónde está y cómo se distribuye el azufre en el espacio no es solo un asunto de inventario químico. Este elemento tiene un papel importante en la formación de planetas y cometas, y su presencia en forma sólida puede influir en los procesos de acreción que construyen cuerpos rocosos. De hecho, compuestos Fe-S como los detectados en este estudio son comunes en meteoritos y polvo cometario, lo que sugiere que parte del material primitivo del sistema solar ya contenía este tipo de estructuras.

Además, el hallazgo tiene valor desde el punto de vista metodológico. Es la primera vez que se logra una medición directa de depleción de azufre interestelar, abarcando tanto el gas como el polvo. Esto convierte al XRISM en una herramienta clave para futuros estudios de abundancias interestelares y abre una nueva ventana para analizar cómo los elementos esenciales para la vida viajan por el cosmos y se incorporan a sistemas planetarios.

Según indica el estudio, la detección “proporciona una medida directa de la depleción del azufre, que es del 40% ± 15%”, lo que podría representar una media razonable para la Vía Láctea en su conjunto, dada la ubicación de las fuentes estudiadas al otro lado del disco galáctico.

Un paso más hacia entender los ingredientes del universo

La misión XRISM ha demostrado que los rayos X pueden ofrecer información valiosa y detallada sobre la composición del medio interestelar. El análisis fino de las líneas de absorción permite descomponer lo que hasta ahora era un bloque invisible: el polvo interestelar.

Este tipo de investigaciones no solo ayudan a responder dónde está el azufre, sino que también permiten estudiar otros elementos clave, como el hierro o el oxígeno, con una precisión sin precedentes. A medida que se acumulen más observaciones con XRISM y otras misiones, será posible construir un mapa químico tridimensional de la galaxia, donde cada línea de visión aporte pistas sobre la evolución del material cósmico.

El estudio también pone en evidencia la necesidad de mejores datos de laboratorio sobre absorción de rayos X en sólidos, ya que muchos modelos dependen aún de cálculos teóricos. En palabras del equipo, “las mediciones de laboratorio para la absorción de la capa K del azufre en sólidos están en camino, y podrían ofrecer resultados distintos para la posición de la estructura de absorción”.

Cortesía de Muy Interesante

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