La detección del Telescopio Green Bank de la Fundación Nacional de Ciencias desbloquea la exploración de la química interestelar "aromática".

La molécula aromática de benzonitrilo fue detectada por GBT en la Nube Molecular de Tauro 1 (TMC-1).
Imagen de autor de la molécula del benzonitrilo.

Los astrónomos que utilizan el Telescopio Green Bank han realizado la primera detección interestelar definitiva de benzonitrilo, una intrigante molécula orgánica que ayuda a unir químicamente moléculas simples basadas en carbono y verdaderamente masivas conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos. Este descubrimiento es una pista vital en un misterio de hace 30 años: identificar la fuente de un tenue resplandor infrarrojo que impregna la Vía Láctea y otras galaxias.


Los astrónomos tenían un misterio en sus manos. Sin importar dónde miraran, desde el interior de la Vía Láctea hasta las galaxias distantes, observaron un deslumbrante brillo de luz infrarroja. Esta tenue luz cósmica, que se presenta como una serie de picos en el espectro infrarrojo, no tenía una fuente fácilmente identificable. Parecía no estar relacionado con ninguna característica cósmica reconocible, como nubes interestelares gigantes, regiones de formación de estrellas o restos de supernova. Era omnipresente y un poco desconcertante.

El posible culpable, los científicos finalmente dedujeron, fue la emisión infrarroja intrínseca de una clase de molécula orgánica conocida como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que, los científicos descubrirían más tarde, son sorprendentemente abundantes; casi el 10 por ciento de todo el carbono del universo está vinculado a los HAP.

A pesar de que, como grupo, los HAP parecían ser la respuesta a este misterio, ninguno de los cientos de moléculas de HAP que se sabe existían se había detectado de manera concluyente en el espacio interestelar.

Nuevos datos del Telescopio Green Bank de la Fundación Nacional de Ciencias (GBT) muestran, por primera vez, las convincentes huellas dactilares de radio de un primo cercano y precursor químico de los HAP, la molécula de benzonitrilo (C₆H₅CN). Esta detección puede finalmente proporcionar el "arma humeante" que los HAP se extienden en el espacio interestelar y dan cuenta de la misteriosa luz infrarroja que los astrónomos observaban.

Telescopio Green Bank.

Los resultados de este estudio se presentan hoy en la 231ª reunión de la American Astronomical Society (AAS) en Washington, DC, y se publicaron en la revista Science.

El equipo científico, dirigido por el químico Brett McGuire en el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Charlottesville, Virginia, detectó la firma de radio reveladora de esta molécula proveniente de una nebulosa de formación de estrellas cercana conocida como Taurus Molecular Cloud 1 (TCM-1), que está a unos 430 años luz de la Tierra.

"Estas nuevas observaciones de radio nos han dado más información que la que pueden proporcionar las observaciones de infrarrojos", dijo McGuire. "Aunque todavía no hemos observado hidrocarburos aromáticos policíclicos directamente, entendemos su química bastante bien. Ahora podemos seguir las migas de químicos de moléculas simples como el benzonitrilo a estos PAH más grandes ".

Aunque el benzonitrilo es una de las moléculas más simples llamadas aromáticas, de hecho es la molécula más grande jamás vista por la radioastronomía. También es el primer anillo aromático de 6 átomos (una matriz hexagonal de átomos de carbono erizada de átomos de hidrógeno) molécula detectada con un radiotelescopio.

Mientras que los anillos aromáticos son comunes en las moléculas que se ven aquí en la Tierra (se encuentran en todo, desde alimentos hasta medicinas), esta es la primera molécula de anillo que se haya visto en el espacio con la radioastronomía. Su estructura única permitió a los científicos extraer su distintiva firma de radio, que es el "estándar de oro" al confirmar la presencia de moléculas en el espacio.

A medida que las moléculas caen en el vacío cercano al espacio interestelar, emiten una firma distintiva, una serie de picos reveladores que aparecen en el espectro de radio. Las moléculas más grandes y más complejas tienen una firma correspondientemente más compleja, lo que las hace más difíciles de detectar. Los HAP y otras moléculas aromáticas son incluso más difíciles de detectar porque típicamente se forman con estructuras muy simétricas.

Para producir una clara huella digital de radio, las moléculas deben ser algo asimétricas. Las moléculas con estructuras más uniformes, como muchos PAH, pueden tener firmas muy débiles o ninguna firma en absoluto.

El arreglo químico desequilibrado del benzonitrilo permitió a McGuire y su equipo identificar nueve picos distintos en el espectro de radio que corresponden a la molécula. También pudieron observar los efectos adicionales de los núcleos del átomo de nitrógeno en la firma de la radio.

"La evidencia que el GBT nos permitió acumular para esta detección es increíble", dijo McGuire. "A medida que buscamos moléculas aún más grandes y más interesantes, necesitaremos la sensibilidad del GBT, que tiene capacidades únicas como detector de moléculas cósmicas".

El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.

El Green Bank Observatory (GBO, https://greenbankobservatory.org) es una instalación de la National Science Foundation (Fundación Nacional de Ciencias) operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.

Referencia: "Detección de la molécula aromática benzonitrilo (c-C6H5CN) en el medio interestelar", enlace al artículo, B. McGuire, et al., Science, enero de 2018. 

Contactos:
Charles Blue
Oficial de información pública de NRAO
(434) 296-0314

Mike Holstine
Gerente Comercial, Observatorio Green Bank
+1 (304) 456-2011

• Publicado en NRAO el 11 de enero del 2.018.

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