Descoberta de moléculas orgânicas pelo GBT ajuda a explicar brilho infravermelho do Universo

Os astrónomos tentam há muito resolver um mistério. Para onde quer que olhem no Universo, seja para o interior da Via Láctea ou para galáxias distantes, observam sempre um estranho brilho de luz infravermelha. Esta luz cósmica ténue, que se apresenta como uma série de picos no espectro infravermelho, não provém de qualquer fonte facilmente identificável. Parece não ter relação com qualquer fenómeno cósmico conhecido, como nuvens interestelares gigantes, regiões de formação de estrelas ou remanescentes de supernovas. É ubíqua e desconcertante.

Os astrónomos deduziram então que a origem mais provável seria talvez a emissão infravermelha intrínseca de uma classe de moléculas orgânicas conhecidas como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs), que, segundo se veio a descobrir depois, são incrivelmente abundantes; quase 10% de todo o carbono no Universo está preso em HAPs.

Embora os HAPs, como grupo, pareçam ser a resposta ao mistério, nenhuma das centenas de moléculas de HAPs que se conhecem foi alguma vez detetada de forma conclusiva no espaço interestelar.

Mas há novos dados do Telescópio Green Bank (GBT), da National Science Foundation, que mostram, pela primeira vez, sinais de rádio convincentes relativos a um primo próximo e precursor químico dos HAPs, a molécula de benzonitrila (C6H5CN). Esta deteção pode finalmente fornecer a prova de que os HAPs estão realmente espalhados por todo o espaço interestelar e são responsáveis ​​pela misteriosa luz infravermelha que os astrónomos observam.

A equipa, liderada pelo químico Brett McGuire do Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO), em Charlottesville, Virgínia, detetou a assinatura de rádio da molécula de benzonitrila proveniente de uma nebulosa próxima de formação de estrelas, conhecida como TCM-1 (Taurus Molecular Cloud 1), a cerca de 430 anos-luz da Terra.

“Estas novas observações de rádio trouxeram-nos mais informações do que aquelas que as observações no infravermelho nos podem fornecer,” disse McGuire. “Embora ainda não tenhamos observado diretamente os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, compreendemos bem a sua química. Agora, podemos seguir os vestígios químicos de moléculas simples, como a benzonitrila, até aos HAPs, maiores.”

Embora a benzonitrila seja uma das moléculas aromáticas mais simples, é a maior molécula observada através de radioastronomia. É também o primeiro anel aromático de 6 átomos detetado com um radiotelescópio.

Os anéis aromáticos são comuns em moléculas observadas na Terra (encontram-se em tudo, desde comida a medicamentos), mas este é o primeiro observado no espaço, com radioastronomia. A sua estrutura única permitiu aos cientistas perceberem a distinta assinatura de rádio, uma prova vital que confirma a presença de moléculas no espaço.

À medida que as moléculas caem no vácuo próximo ao espaço interestelar, libertam uma assinatura característica, uma série de picos específicos que surgem no espectro de rádio. As moléculas maiores e mais complexas possuem uma assinatura também mais complexa, que as torna mais difíceis de detetar. Os HAPs e outras moléculas aromáticas são particularmente difíceis de detetar porque têm estruturas muito simétricas.

Para produzirem uma assinatura de rádio clara, as moléculas devem ser um tanto assimétricas, e moléculas com estruturas mais uniformes, como é o caso de muitos HAPs, podem ter assinaturas muito fracas ou até nenhuma.

O arranjo químico desequilibrado da benzonitrila levou a que McGuire e a sua equipa identificassem no espectro de rádio nove picos característicos correspondentes à molécula. Puderam também observar na assinatura os efeitos adicionais relativos a núcleos de átomos de azoto.

“Para procurarmos moléculas maiores e mais interessantes, precisamos da sensibilidade do GBT, que possui capacidades únicas como detetor de moléculas cósmicas,” disse McGuire.

Os resultados deste estudo foram apresentados no 231ª Encontro da American Astronomical Society (AAS), em Washington D.C., e publicados na revista Science.

Fonte da notícia: NRAO