Se han identificado HAP que acechan entre las estrellas

Los científicos han identificado por primera vez dos hidrocarburos aromáticos policíclicos, 1- y 2-cianonaftaleno, en el espacio interestelar (Science 2021, DOI: 10.1126/science.abb7535). Si bien muchos astrónomos han confiado durante años en que existen hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en estas regiones, los expertos dicen que aprender qué moléculas hay ahí fuera les ayudará a reconstruir la química que ocurre en el espacio.

El espacio interestelar - el espacio entre las estrellas - es vasto y vacío, conteniendo aproximadamente 1 átomo por cm3. Durante más de un siglo, los científicos han debatido qué moléculas podrían existir allí y cómo podrían reaccionar. Los astrónomos, con el tiempo, descubrieron cadenas de hidrocarburos pequeñas y fullerenos grandes en el espacio interestelar, pero faltaba una pieza del rompecabezas: los HPA. En un correo electrónico, la espectroscopista Anouk M. Rijs de la Universidad Vrije de Ámsterdam y el estudiante de doctorado Sander Lemmens de la Universidad Radboud y la Universidad de Ámsterdam, que no participaron en la investigación, dicen que “se espera que los HAP formen la conexión” entre las moléculas más pequeñas y las más grandes en la química del espacio interestelar.

La evidencia espectroscópica ha sugerido que los HPA son comunes en el espacio interestelar, quizás representando hasta el 25% de su contenido de carbono. Pero es difícil saber qué HPA existen ahí fuera, porque los HPA hechos solo de carbono e hidrógeno no tienen momento dipolar, lo que significa que no dan señal en espectroscopía rotacional, la herramienta utilizada para identificar la mayoría de las moléculas conocidas en el espacio. Eso deja a los astroquímicos incapaces de probar muchas hipótesis sobre la química interestelar.

Brett A. McGuire, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, y sus colegas se centraron en el 1- y el 2-cianonaftaleno porque los grupos C-N polares de estas moléculas les dan espectros rotacionales únicos. Siguiendo una estrategia que habían utilizado en los últimos años para identificar otras moléculas en el espacio interestelar, el equipo simuló las condiciones de este (baja densidad molecular, temperatura cercana al cero absoluto y mucha radiación) en el laboratorio y midió cuidadosamente los espectros de las dos moléculas bajo estas condiciones. Luego examinaron las señales de radio de microondas que emanaban de la Nube Molecular de Tauro, un área de polvo, gas y estrellas jóvenes a unos 430 años luz de la Tierra, y extrajeron las huellas dactilares de las dos moléculas de estas señales utilizando los espectros derivados del laboratorio.

Los descubrimientos confirman “que en el espacio se forman moléculas aromáticas complejas” y no solo en las estrellas, dice en un correo electrónico el astrofísico Farid Salama del Centro de Investigación NASA-Ames, que no formaba parte del equipo.

El siguiente paso fue comprender el papel que juegan estas moléculas en la química del espacio interestelar. Los datos del telescopio permitieron a los investigadores estimar la abundancia de 1- y 2-cianonaftaleno en esta región, e intentaron reconstruir las reacciones que producirían esas moléculas. El grupo realizó simulaciones por ordenador que preveían dos escenarios: moléculas más pequeñas que reaccionaban para formar estos cianonaftalenos o partículas más grandes basadas en carbono que se descomponían para formarlos. Ninguno de los dos encajaba bien. El grupo, así como otros que hablaron con C&EN sobre el trabajo, cree que es probable que alguna combinación de esos escenarios entre en juego y cree que los modelos pueden estar obviando química que podría formar estas moléculas.

Ralf I. Kaiser, de la Universidad de Hawái en Mānoa, fue más crítico. Elogió los descubrimientos del grupo (“un 10 desde el punto de vista de la observación” dice), pero dijo que pasaron por alto muchas reacciones conocidas que podrían explicar las abundancias observadas de las dos moléculas. McGuire reconoció que los modelos del grupo están incompletos y dice que han apreciado las sugerencias de Kaiser y de otros conforme actualizan sus simulaciones.

McGuire dice que el grupo dirigirá su mirada hacia otras partes del cielo nocturno en busca de otras moléculas en trabajos futuros.