Crédito de imagen: NRAO
Un equipo de científicos que utilizan el Telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) de la Fundación Nacional de Ciencia descubrió dos nuevas moléculas en una nube interestelar cerca del centro de la Vía Láctea. Este descubrimiento es la primera detección de GBT de nuevas moléculas, y ya está ayudando a los astrónomos a comprender mejor los complejos procesos por los cuales se forman moléculas grandes en el espacio.
La molécula propenal de 8 átomos y la molécula propanal de 10 átomos se detectaron en una gran nube de gas y polvo a unos 26,000 años luz de distancia en un área conocida como Sagitario B2. Tales nubes, a menudo de muchos años luz de diámetro, son la materia prima a partir de la cual se forman nuevas estrellas.
"Aunque están muy enrarecidas por los estándares de la Tierra, estas nubes interestelares son sitios de reacciones químicas complejas que ocurren durante cientos de miles o millones de años", dijo Jan M. Hollis, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Con el tiempo, se pueden formar moléculas cada vez más complejas en estas nubes. En la actualidad, sin embargo, no existe una teoría aceptada que aborde cómo se forman las moléculas interestelares que contienen más de 5 átomos ".
Hasta ahora, se han descubierto unas 130 moléculas diferentes en las nubes interestelares. La mayoría de estas moléculas contienen una pequeña cantidad de átomos, y solo unas pocas moléculas con ocho o más átomos se han encontrado en las nubes interestelares. Cada vez que se descubre una nueva molécula, ayuda a restringir la química de la formación y la naturaleza de los granos de polvo interestelar, que se cree que son los sitios de formación de las moléculas interestelares más complejas.
Hollis colaboró con Anthony Remijan, también de la NASA Goddard; Frank J. Lovas, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Gaithersburg, Maryland; Harald Mollendal de la Universidad de Oslo, Noruega; y Philip R. Jewell, del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Green Bank, Virginia Occidental. Sus resultados fueron aceptados para su publicación en Astrophysical Journal Letters.
En el experimento GBT, se observaron tres moléculas de aldehído y parecen estar relacionadas por simples reacciones de adición de hidrógeno, que probablemente ocurren en la superficie de los granos interestelares. Un aldehído es una molécula que contiene el grupo aldehído (CHO): un átomo de carbono unido individualmente a un átomo de hidrógeno y doblemente unido a un átomo de oxígeno; el enlace restante en ese mismo átomo de carbono se une al resto de la molécula.
Comenzando con el propino previamente reportado (HC2CHO), el propenal (CH2CHCHO) se forma al agregar dos átomos de hidrógeno. Por el mismo proceso, se forma propanal (CH3CH2CHO) a partir de propenal.
Después de que estas moléculas se forman en granos de polvo interestelar, pueden ser expulsadas como un gas difuso. Si se acumulan suficientes moléculas en el gas, se pueden detectar con un radiotelescopio. A medida que las moléculas giran de extremo a extremo, cambian de un estado de energía rotacional a otro, emitiendo ondas de radio a frecuencias precisas. La "familia" de frecuencias de radio emitidas por una molécula particular forma una "huella digital" única que los científicos pueden usar para identificar esa molécula. Los científicos identificaron los dos nuevos aldehídos mediante la detección de una serie de frecuencias de emisión de radio en lo que se denomina la región de banda K (18 a 26 GHz) del espectro electromagnético.
"Las moléculas interestelares se identifican por medio de las frecuencias que son exclusivas del espectro de rotación de cada molécula", dijo Lovas. “Estos se miden directamente en el laboratorio o se calculan a partir de los datos medidos. En este caso, utilizamos las frecuencias espectrales calculadas basadas en un análisis de los datos de la literatura ".
Las moléculas complejas en el espacio son interesantes por muchas razones, incluida su posible conexión con la formación de moléculas biológicamente significativas en la Tierra primitiva. Las moléculas complejas podrían haberse formado en la Tierra primitiva, o podrían haberse formado primero en nubes interestelares y haber sido transportadas a la superficie de la Tierra.
Las moléculas con el grupo aldehído son particularmente interesantes ya que varias moléculas biológicamente significativas, incluida una familia de moléculas de azúcar, son aldehídos.
"El GBT puede usarse para explorar completamente la posibilidad de que una cantidad significativa de química prebiótica pueda ocurrir en el espacio mucho antes de que ocurra en un planeta recién formado", dijo Remijan. “Los cometas se forman a partir de nubes interestelares y bombardean incesantemente un planeta recién formado temprano en su historia. Los cráteres en nuestra Luna dan fe de esto. Por lo tanto, los cometas pueden ser los vehículos de entrega de moléculas orgánicas necesarias para que la vida comience en un nuevo planeta ".
Los experimentos de laboratorio también demuestran que las reacciones de adición atómica, similares a las que se supone que ocurren en las nubes interestelares, juegan un papel en la síntesis de moléculas complejas al someter a los hielos que contienen moléculas más simples como agua, dióxido de carbono y metanol a dosis de radiación ionizante. Por lo tanto, ahora se pueden diseñar experimentos de laboratorio con varios componentes de hielo para intentar la producción de los aldehídos observados con el GBT.
"La detección de los dos nuevos aldehídos, que están relacionados por una vía química común llamada adición de hidrógeno, demuestra que la evolución hacia especies más complejas ocurre rutinariamente en las nubes interestelares y que un mecanismo relativamente simple puede construir moléculas grandes a partir de las más pequeñas". El GBT es ahora un instrumento clave para explorar la evolución química en el espacio ”, dijo Hollis.
El GBT es el radiotelescopio totalmente orientable más grande del mundo; Es operado por la NRAO.
“El gran diámetro y la alta precisión del GBT nos permitieron estudiar pequeñas nubes interestelares que pueden absorber la radiación de una fuente brillante de fondo. La sensibilidad y flexibilidad del telescopio nos dio una nueva herramienta importante para el estudio de moléculas interestelares complejas ”, dijo Jewell.
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.
Fuente original: Comunicado de prensa de NRAO
