Los científicos han descubierto un vasto reservorio previamente desconocido de nuevo material aromático en una nube molecular oscura y fría al detectar moléculas de hidrocarburos aromáticos policíclicos individuales en el medio interestelar por primera vez, y al hacerlo están comenzando a responder a tres décadas-antiguo misterio científico: ¿cómo y dónde se forman estas moléculas en el espacio?
"Siempre habíamos pensado que los hidrocarburos aromáticos policíclicos se formaban principalmente en las atmósferas de las estrellas moribundas", dijo Brett McGuire, profesor asistente de química en el Instituto de Tecnología de Massachusetts e investigador principal del proyecto de GOTHAM, o Green Bank Telescope GBT Observaciones de TMC-1: Cazando moléculas aromáticas. "En este estudio, las encontramos en nubes frías y oscuras donde las estrellas ni siquiera han comenzado a formarse todavía".
Las moléculas aromáticas y los HAP, abreviatura de hidrocarburos aromáticos policíclicos, son bien conocidos por los científicos. Las moléculas aromáticas existen en la composición química de los seres humanos y otros animales, y se encuentran en los alimentos y los medicamentos. Además, los HAP son contaminantesformados a partir de la quema de muchos combustibles fósiles e incluso se encuentran entre los carcinógenos que se forman cuando las verduras y la carne se carbonizan a altas temperaturas. "Se cree que los hidrocarburos aromáticos policíclicos contienen hasta un 25 por ciento del carbono en el universo", dijo McGuire.quien también es investigador asociado en el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian CfA. "Ahora, por primera vez, tenemos una ventana directa a su química que nos permitirá estudiar en detalle cómo reacciona esta enorme reserva de carbono yevoluciona a través del proceso de formación de estrellas y planetas ".
Los científicos han sospechado la presencia de HAP en el espacio desde la década de 1980, pero la nueva investigación, detallada en nueve artículos publicados durante los últimos siete meses, proporciona la primera prueba definitiva de su existencia en nubes moleculares. Para buscar las moléculas elusivas, elEl equipo enfocó la enorme radioastronomía GBT de 100 metros en la Nube Molecular de Tauro, o TMC-1, una gran nube de polvo y gas pre-estelar ubicada aproximadamente a 450 años luz de la Tierra que algún día colapsará sobre sí misma para formar estrellas.- y lo que encontraron fue asombroso: no solo los modelos científicos aceptados eran incorrectos, sino que sucedían muchas más cosas en TMC-1 de lo que el equipo podría haber imaginado.
"A partir de décadas de modelos anteriores, creíamos que teníamos un conocimiento bastante bueno de la química de las nubes moleculares", dijo Michael McCarthy, astroquímico y subdirector interino de CfA, cuyo grupo de investigación realizó las mediciones de laboratorio precisas que permitieron a muchosde estas detecciones astronómicas deben establecerse con confianza. "Lo que muestran estas nuevas observaciones astronómicas es que estas moléculas no solo están presentes en las nubes moleculares, sino en cantidades que son órdenes de magnitud más altas de lo que predicen los modelos estándar".
McGuire agregó que estudios previos revelaron solo que había moléculas de PAH, pero no cuáles específicas. "Durante los últimos 30 años, los científicos han estado observando la firma masiva de estas moléculas en nuestra galaxia y otras galaxias en elinfrarrojo, pero no pudimos ver qué moléculas individuales formaban esa masa. Con la adición de la radioastronomía, en lugar de ver esta gran masa que no podemos distinguir, estamos viendo moléculas individuales ".
Para su sorpresa, el equipo no descubrió una sola molécula nueva escondida en TMC-1. Detallado en varios artículos, el equipo observó 1-cianonaftaleno, 1-ciano-ciclopentadieno, HC11N, 2-cianonaftaleno, vinilcianoacetileno,2-ciano-ciclopentadieno, benzonitrilo, trans- E -cianovinilacetileno, HC4NC y cianuro de propargilo, entre otros. "Es como entrar en una tienda boutique y simplemente examinar el inventario en la parte delantera sin saber nunca que hay un cuarto trasero. Hemos estado recolectando pequeñas moléculas durante 50 años más o menos y ahora hemos descubierto que hay una puerta trasera. Cuando abrimos esa puerta y miramos, encontramos este almacén gigante de moléculas y química que no esperábamos ", dijo McGuire.. "Allí estaba, todo el tiempo, acechando un poco más allá de donde habíamos mirado antes".
McGuire y otros científicos del proyecto GOTHAM han estado "buscando" moléculas en TMC-1 durante más de dos años, luego de la detección inicial de benzonitrilo de McGuire en 2018. Los resultados de las últimas observaciones del proyecto pueden tener ramificaciones en astrofísica durante años"Nos hemos topado con un conjunto completamente nuevo de moléculas que no se parecen a nada que hayamos podido detectar anteriormente, y eso va a cambiar por completo nuestra comprensión de cómo estas moléculas interactúan entre sí. Tiene ramificaciones posteriores".dijo McGuire, y agregó que eventualmente estas moléculas crecen lo suficiente como para comenzar a agregarse a las semillas del polvo interestelar. "Cuando estas moléculas crecen lo suficiente como para ser las semillas del polvo interestelar, estas tienen la posibilidad de afectar la composición deasteroides, cometas y planetas, las superficies en las que se forman los hielos, y quizás a su vez incluso los lugares donde se forman los planetas dentro de los sistemas estelares "
El descubrimiento de nuevas moléculas en TMC-1 también tiene implicaciones para la astroquímica, y aunque el equipo aún no tiene todas las respuestas, las ramificaciones aquí también durarán décadas. "Hemos pasado de una-química dimensional del carbono, que es muy fácil de detectar, a la química orgánica real en el espacio en el sentido de que las moléculas recién descubiertas son las que un químico conoce y reconoce, y puede producir en la Tierra ", dijo McCarthy.punta del iceberg. Ya sea que estas moléculas orgánicas se sintetizaron allí o se transportaron allí, existen, y ese conocimiento por sí solo es un avance fundamental en el campo ".
Antes del lanzamiento de GOTHAM en 2018, los científicos habían catalogado aproximadamente 200 moléculas individuales en el medio interestelar de la Vía Láctea. Estos nuevos descubrimientos han llevado al equipo a preguntarse, y con razón, qué hay ahí fuera. "Lo sorprendente de estas observaciones,sobre este descubrimiento, y sobre estas moléculas, es que nadie había mirado, o mirado con suficiente atención ", dijo McCarthy." Te hace preguntarte qué más hay ahí fuera que simplemente no hemos buscado ".
Esta nueva química aromática que los científicos están encontrando no está aislada de TMC-1. Una encuesta complementaria a GOTHAM, conocida como ARKHAM, una investigación rigurosa de K / Ka-Band en busca de moléculas aromáticas, encontró recientemente benzonitrilo en múltiples"Increíblemente, encontramos benzonitrilo en cada uno de los primeros cuatro objetos observados por ARKHAM", dijo Andrew Burkhardt, becario postdoctoral de matriz submilimétrica en la CfA y co-investigador principal de GOTHAM. "Esto es importante porque mientras GOTHAMestá empujando el límite de la química que creíamos posible en el espacio, estos descubrimientos implican que las cosas que aprendemos en TMC-1 sobre moléculas aromáticas podrían aplicarse ampliamente a las nubes oscuras en cualquier lugar. Estas nubes oscuras son los lugares de nacimiento iniciales de estrellas y planetas.Por lo tanto, también será necesario pensar en estas moléculas aromáticas previamente invisibles en cada paso posterior en el camino hacia la creación de estrellas, planetas y sistemas solares como el nuestro ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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