Crédito da imagem: NRAO
Uma equipe de cientistas que utiliza o Telescópio do Banco Verde Robert C. Byrd da National Science Foundation (GBT) descobriu duas novas moléculas em uma nuvem interestelar perto do centro da Via Láctea. Essa descoberta é a primeira detecção de novas moléculas do GBT e já está ajudando os astrônomos a entender melhor os processos complexos pelos quais grandes moléculas se formam no espaço.
A molécula propenal de 8 átomos e a molécula propanal de 10 átomos foram detectadas em uma grande nuvem de gás e poeira a cerca de 26.000 anos-luz de distância em uma área conhecida como Sagitário B2. Tais nuvens, geralmente com muitos anos-luz de diâmetro, são a matéria-prima a partir da qual novas estrelas são formadas.
"Embora muito rarefeitas pelos padrões da Terra, essas nuvens interestelares são o local de reações químicas complexas que ocorrem ao longo de centenas de milhares ou milhões de anos", disse Jan M. Hollis, do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, Maryland. Com o tempo, moléculas cada vez mais complexas podem ser formadas nessas nuvens. No momento, no entanto, não existe uma teoria aceita sobre como as moléculas interestelares contendo mais de 5 átomos são formadas. ”
Até agora, cerca de 130 moléculas diferentes foram descobertas em nuvens interestelares. A maioria dessas moléculas contém um pequeno número de átomos, e apenas algumas moléculas com oito ou mais átomos foram encontradas em nuvens interestelares. Cada vez que uma nova molécula é descoberta, ajuda a restringir a química da formação e a natureza dos grãos de poeira interestelar, que se acredita serem os locais de formação das moléculas interestelares mais complexas.
Hollis colaborou com Anthony Remijan, também da NASA Goddard; Frank J. Lovas, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em Gaithersburg, Maryland; Harald Mollendal da Universidade de Oslo, Noruega; e Philip R. Jewell, do National Radio Astronomy Observatory (NRAO) em Green Bank, W.Va. Seus resultados foram aceitos para publicação no Astrophysical Journal Letters.
No experimento GBT, três moléculas de aldeído foram observadas e parecem estar relacionadas por simples reações de adição de hidrogênio, que provavelmente ocorrem na superfície de grãos interestelares. Um aldeído é uma molécula que contém o grupo aldeído (CHO): um átomo de carbono unido a um átomo de hidrogênio e duplamente ligado a um átomo de oxigênio; a ligação restante nesse mesmo átomo de carbono se liga ao resto da molécula.
Começando com o propino relatado anteriormente (HC2CHO), o propeno (CH2CHCHO) é formado pela adição de dois átomos de hidrogênio. Pelo mesmo processo, o propanal (CH3CH2CHO) é formado a partir de propenal.
Depois que essas moléculas são formadas em grãos de poeira interestelar, elas podem ser ejetadas como um gás difuso. Se moléculas suficientes se acumulam no gás, elas podem ser detectadas com um radiotelescópio. À medida que as moléculas giram ponta a ponta, elas mudam de um estado de energia rotacional para outro, emitindo ondas de rádio em frequências precisas. A "família" de radiofrequências emitida por uma molécula específica forma uma "impressão digital" única que os cientistas podem usar para identificar essa molécula. Os cientistas identificaram os dois novos aldeídos detectando várias frequências de emissão de rádio na região da banda K (18 a 26 GHz) do espectro eletromagnético.
"As moléculas interestelares são identificadas por meio de frequências exclusivas do espectro rotacional de cada molécula", disse Lovas. “Eles são medidos diretamente em laboratório ou calculados a partir dos dados medidos. Neste caso, usamos as frequências espectrais calculadas com base em uma análise dos dados da literatura. ”
Moléculas complexas no espaço são de interesse por muitas razões, incluindo sua possível conexão com a formação de moléculas biologicamente significativas na Terra primitiva. Moléculas complexas podem ter se formado no início da Terra, ou podem ter se formado primeiro em nuvens interestelares e transportadas para a superfície da Terra.
As moléculas com o grupo aldeído são particularmente interessantes, pois várias moléculas biologicamente significativas, incluindo uma família de moléculas de açúcar, são aldeídos.
"O GBT pode ser usado para explorar completamente a possibilidade de que uma quantidade significativa de química prebiótica possa ocorrer no espaço muito antes de ocorrer em um planeta recém-formado", disse Remijan. “Cometas se formam a partir de nuvens interestelares e bombardeiam incessantemente um planeta recém-formado no início de sua história. Crateras em nossa Lua atestam isso. Assim, os cometas podem ser os veículos de entrega de moléculas orgânicas necessárias para a vida começar em um novo planeta. ”
Experimentos de laboratório também demonstram que as reações de adição atômica - semelhantes às que se supõe ocorrerem nas nuvens interestelares - desempenham um papel na síntese de moléculas complexas submetendo gelados contendo moléculas mais simples, como água, dióxido de carbono e metanol, a dosagens de radiação ionizante. Assim, agora é possível criar experimentos de laboratório com vários componentes de gelo para tentar a produção dos aldeídos observados com o GBT.
“A detecção dos dois novos aldeídos, relacionados por uma via química comum chamada adição de hidrogênio, demonstra que a evolução para espécies mais complexas ocorre rotineiramente em nuvens interestelares e que um mecanismo relativamente simples pode construir moléculas grandes a partir de outras menores. O GBT agora é um instrumento essencial para explorar a evolução química no espaço ”, disse Hollis.
O GBT é o maior radiotelescópio totalmente direcionável do mundo; é operado pelo NRAO.
“O grande diâmetro e a alta precisão do GBT nos permitiram estudar pequenas nuvens interestelares que podem absorver a radiação de uma fonte brilhante e de fundo. A sensibilidade e a flexibilidade do telescópio nos deram uma nova e importante ferramenta para o estudo de moléculas interestelares complexas ”, afirmou Jewell.
O Observatório Nacional de Radioastronomia é uma instalação da National Science Foundation, operada sob acordo de cooperação da Associated Universities, Inc.
Fonte original: Comunicado de imprensa da NRAO
