Descobertos novos blocos de construção de matéria orgânica complexa

Cientistas do Centro de Astrofísica do Harvard & Smithsonian (CfA)  liderarram a pesquisa que detectou uma nova molécula no espaço interestelar.

© NRAO / S. Dagnello (ilustração da molécula 1-cyanopyrene)

O elemento carbono é um bloco de construção para a vida, tanto na Terra quanto potencialmente em outros lugares nas vastas extensões do espaço. Deve haver muito carbono no espaço, mas surpreendentemente, nem sempre é fácil encontrá-lo. Embora possa ser observado em muitos lugares, não chega ao volume que os astrônomos esperariam ver.

A descoberta de uma nova molécula complexa (1-cianopireno) desafia as expectativas sobre onde os blocos de construção para o carbono são encontrados e como eles evoluem. Os astrônomos há muito tempo entenderam que certas estrelas ricas em carbono são fábricas de fuligem que liberam grandes quantidades de pequenas folhas moleculares de carbono no meio interestelar. Os cientistas pensavam, no entanto, que esses tipos de moléculas ricas em carbono não poderiam sobreviver às duras condições do espaço interestelar nem ser reformadas lá por química semelhante à combustão porque a temperatura é muito baixa.

A molécula de 1-cianopireno é composta de múltiplos anéis de benzeno fundidos. Ela pertence a uma classe de compostos conhecidos como Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (PAHs), que antes se acreditava que se formavam apenas em altas temperaturas em regiões com muita energia, como os ambientes ao redor de estrelas envelhecidas. Na Terra, os PAHs são encontrados na queima de combustíveis fósseis e como marcas de carvão em alimentos grelhados. 

Os astrônomos estudam os PAHs não apenas para aprender sobre seu ciclo de vida específico, mas para aprender mais sobre como eles interagem e revelam mais sobre o meio interestelar e os corpos celestes ao seu redor. Acredita-se que os PAHs sejam responsáveis ​​pelas bandas infravermelhas não identificadas observadas em muitos objetos astronômicos. Essas bandas surgem da fluorescência infravermelha dos PAHs após eles absorverem fótons ultravioleta (UV) das estrelas. A intensidade dessas bandas revela que os PAHs podem ser responsáveis ​​por uma fração significativa de carbono no meio interestelar.

No entanto, as moléculas de 1-cianopireno recentemente observadas foram encontradas na Nuvem Molecular de Touro-1 (TMC-1), uma nuvem interestelar fria. Localizada na constelação de Touro, a TMC-1 ainda não começou a formar estrelas, e a temperatura está apenas cerca de 10 graus acima do zero absoluto.

Os astrônomos usaram o telescópio Green Bank, o maior radiotelescópio totalmente direcionável do mundo, para descobrir o 1-cianopireno. Cada molécula tem um espectro rotacional único, como uma impressão digital, que permite sua identificação. No entanto, seu grande tamanho e a falta de um momento dipolar permanente podem tornar alguns PAHs difíceis de serem detectados. As observações do cianopireno podem fornecer evidências indiretas da presença de moléculas ainda maiores e mais complexas em observações futuras.

Os espectrômetros de micro-ondas desenvolvidos no CfA são instrumentos únicos e de classe mundial, projetados especificamente para medir as impressões digitais de rádio precisas de moléculas complexas como o 1-cianopireno. Previsões até mesmo das teorias químicas quânticas mais avançadas ainda são menos precisas do que o necessário para identificar essas moléculas no espaço com radiotelescópios, então experimentos em laboratórios como são indispensáveis para essas descobertas astronômicas inovadoras.

Um artigo descrevendo esses resultados foi publicado na revista Science.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics