Credito d'immagine: NRAO
Un team di scienziati che utilizzano il Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) della National Science Foundation ha scoperto due nuove molecole in una nuvola interstellare vicino al centro della Galassia della Via Lattea. Questa scoperta è la prima scoperta da parte di GBT di nuove molecole e sta già aiutando gli astronomi a comprendere meglio i complessi processi attraverso i quali si formano grandi molecole nello spazio.
La molecola a 8 atomi propenale e la molecola a 10 atomi propanal sono state rilevate in una grande nuvola di gas e polvere a circa 26.000 anni luce di distanza in un'area conosciuta come Sagittario B2. Tali nuvole, spesso lunghe molti anni luce, sono la materia prima da cui si formano le nuove stelle.
"Sebbene molto rarefatte dagli standard della Terra, queste nuvole interstellari sono i siti di complesse reazioni chimiche che si verificano nel corso di centinaia di migliaia o milioni di anni", ha dichiarato Jan M. Hollis del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Md. " Nel tempo, in queste nuvole si possono formare molecole sempre più complesse. Al momento, tuttavia, non esiste una teoria accettata che affronti il modo in cui si formano molecole interstellari contenenti più di 5 atomi. "
Finora sono state scoperte circa 130 molecole diverse nelle nuvole interstellari. La maggior parte di queste molecole contiene un piccolo numero di atomi e solo poche molecole con otto o più atomi sono state trovate in nuvole interstellari. Ogni volta che viene scoperta una nuova molecola, aiuta a limitare la chimica della formazione e la natura dei granelli di polvere interstellare, che si ritiene siano i siti di formazione delle molecole interstellari più complesse.
Hollis ha collaborato con Anthony Remijan, anche lui della NASA Goddard; Frank J. Lovas del National Institute of Standards and Technology di Gaithersburg, Md .; Harald Mollendal dell'Università di Oslo, Norvegia; e Philip R. Jewell del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) di Green Bank, W.Va. I loro risultati sono stati accettati per la pubblicazione in Astrophysical Journal Letters.
Nell'esperimento GBT, sono state osservate tre molecole di aldeide che sembrano essere correlate da semplici reazioni di aggiunta di idrogeno, che probabilmente si verificano sulla superficie dei grani interstellari. Un'aldeide è una molecola che contiene il gruppo aldeidico (CHO): un atomo di carbonio legato singolarmente a un atomo di idrogeno e doppio legato a un atomo di ossigeno; il legame rimanente su quello stesso atomo di carbonio si lega al resto della molecola.
A partire dal propinico (HC2CHO) precedentemente riportato, il propenale (CH2CHCHO) si forma aggiungendo due atomi di idrogeno. Con lo stesso processo il propanal (CH3CH2CHO) è formato dal propenal.
Dopo che queste molecole si sono formate su grani di polvere interstellare, possono essere espulse come gas diffuso. Se nel gas si accumulano abbastanza molecole, possono essere rilevate con un radiotelescopio. Mentre le molecole ruotano end-to-end, cambiano da uno stato di energia rotazionale a un altro, emettendo onde radio a frequenze precise. La "famiglia" di radiofrequenze emesse da una particolare molecola forma una "impronta digitale" unica che gli scienziati possono utilizzare per identificare quella molecola. Gli scienziati hanno identificato le due nuove aldeidi rilevando un numero di frequenze di emissione radio in quella che viene definita la regione della banda K (da 18 a 26 GHz) dello spettro elettromagnetico.
"Le molecole interstellari sono identificate per mezzo delle frequenze che sono uniche per lo spettro rotazionale di ogni molecola", ha detto Lovas. “Questi sono misurati direttamente in laboratorio o calcolati dai dati misurati. In questo caso abbiamo usato le frequenze spettrali calcolate sulla base di un'analisi dei dati della letteratura. "
Le molecole complesse nello spazio sono interessanti per molte ragioni, inclusa la loro possibile connessione con la formazione di molecole biologicamente significative sulla Terra primitiva. Molecole complesse potrebbero essersi formate sulla Terra primitiva, oppure potrebbero essersi formate inizialmente in nuvole interstellari ed essere state trasportate sulla superficie della Terra.
Le molecole con il gruppo aldeidico sono particolarmente interessanti poiché diverse molecole biologicamente significative, tra cui una famiglia di molecole di zucchero, sono aldeidi.
"Il GBT può essere utilizzato per esplorare a fondo la possibilità che una notevole quantità di chimica prebiotica possa verificarsi nello spazio molto prima che si verifichi su un pianeta appena formato", ha affermato Remijan. “Le comete si formano da nuvole interstellari e bombardano incessantemente un pianeta appena formato all'inizio della sua storia. I crateri sulla nostra Luna lo attestano. Pertanto, le comete possono essere i veicoli di consegna delle molecole organiche necessarie per iniziare la vita su un nuovo pianeta. "
Esperimenti di laboratorio dimostrano anche che le reazioni di addizione atomica - simili a quelle che si presume si verificano nelle nuvole interstellari - svolgono un ruolo nel sintetizzare molecole complesse sottoponendo ghiacci contenenti molecole più semplici come acqua, anidride carbonica e metanolo a dosaggi di radiazioni ionizzanti. Pertanto, ora è possibile elaborare esperimenti di laboratorio con vari componenti del ghiaccio per tentare la produzione delle aldeidi osservate con il GBT.
“Il rilevamento delle due nuove aldeidi, che sono correlate da un comune percorso chimico chiamato addizione dell'idrogeno, dimostra che l'evoluzione verso specie più complesse avviene abitualmente nelle nuvole interstellari e che un meccanismo relativamente semplice può costruire grandi molecole da quelle più piccole. Il GBT è ora uno strumento chiave per esplorare l'evoluzione chimica nello spazio ", ha affermato Hollis.
Il GBT è il più grande radiotelescopio completamente orientabile al mondo; è gestito dal NRAO.
“Il grande diametro e l'elevata precisione del GBT ci hanno permesso di studiare piccole nuvole interstellari che possono assorbire la radiazione da una fonte luminosa e di fondo. La sensibilità e la flessibilità del telescopio ci hanno fornito un nuovo importante strumento per lo studio di molecole interstellari complesse ", ha affermato Jewell.
Il National Radio Astronomy Observatory è una struttura della National Science Foundation, gestita in accordo con la cooperazione da Associated Universities, Inc.
Fonte originale: Comunicato stampa NRAO
