HAPs espreitando entre as estrelas agora foram identificados

Os cientistas identificaram dois hidrocarbonetos aromáticos policíclicos - 1- e 2-cianonaftaleno - no espaço interestelar pela primeira vez (Science 2021, DOI: 10.1126/science.abb7535). Enquanto muitos astrônomos confiam há anos na existência de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) nessas regiões, os especialistas afirmam que aprender quais moléculas estão por aí os ajudará a descobrir qual química acontece no espaço.

2O meio interestelar (ISM) - o espaço entre as estrelas - é vasto e vazio, contendo cerca de 1 átomo por cm3. Por mais de um século, os cientistas têm debatido quais moléculas podem existir lá e como elas podem reagir. Os astrônomos finalmente descobriram cadeias de hidrocarbonetos menores e fulerenos maiores no ISM, mas faltava uma peça do quebra-cabeças: HAPs. Em um e-mail, o espectroscopista Anouk M. Rijs da Vrije Universiteit Amsterdam e o estudante de doutorado Sander Lemmens da Radboud University e da University of Amsterdam, que não estiveram envolvidos na pesquisa, disseram que os HAPs “devem formar a conexão” entre moléculas menores e maiores na química de ISM.

A evidência espectroscópica sugeriu que os HAPs são comuns no ISM, talvez representando até 25% de seu carbono. Mas é difícil saber quais HAPs estão por aí, porque os HAPs feitos apenas de carbono e hidrogênio não têm momento de dipolo, o que significa que não dão sinal na espectroscopia rotacional, a ferramenta usada para identificar a maioria das moléculas conhecidas no espaço. Isso impossibilita os astroquímicos de testar muitas hipóteses sobre a química ISM.

Brett A. McGuire do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e colegas miraram o 1- e 2-cianonaftaleno porque os grupos polares C-N dessas moléculas fornecem espectros rotacionais únicos. Seguindo uma estratégia que eles usaram para identificar outras moléculas no ISM nos últimos anos, a equipe simulou as condições do ISM - baixa densidade molecular, temperatura próxima do zero absoluto e muita radiação - no laboratório e mediu cuidadosamente os espectros das duas moléculas sob estas condições. Em seguida, eles examinaram os sinais de rádio de microondas que emanam da Nuvem Molecular de Taurus, uma área de poeira, gás e estrelas jovens a cerca de 430 anos-luz da Terra e extraíram as assinaturas das duas moléculas desses sinais usando os espectros derivados do laboratório.

As descobertas confirmam “que moléculas complexas e aromáticas se formam no espaço” e não apenas em estrelas, afirma por e-mail o astrofísico Farid Salama, do Centro de Pesquisas da NASA-Ames, que não fazia parte da equipe.

O próximo passo foi entender o papel que essas moléculas desempenham na química do ISM. Os dados do telescópio permitiram aos pesquisadores estimar a abundância de 1- e 2-cianonaftaleno nessa região, e eles tentaram reconstruir as reações que produziriam essas moléculas. O grupo fez simulações de computador que previam dois cenários: moléculas menores reagindo para formar esses cianonaftalenos ou partículas maiores à base de carbono se decompondo para formá-los. Nenhuma das duas, sozinhas, se encaixava bem. O grupo - assim como outros que falaram com a C&EN sobre o trabalho - acredita que alguma combinação desses cenários está provavelmente em jogo e acha que os modelos da equipe podem estar perdendo a química que poderia formar essas moléculas.

Ralf I. Kaiser, da University of Hawai‘i em Mānoa, foi mais crítico. Ele elogiou as descobertas do grupo (“um ‘A’ do lado observacional”, diz ele), mas disse que eles negligenciaram muitas reações conhecidas que poderiam explicar as abundâncias observadas das duas moléculas. McGuire reconheceu que os modelos do grupo estão incompletos e disse que agradeceu as sugestões de Kaiser e outros enquanto atualizam suas simulações.

Ele diz que o grupo vai voltar suas atenções para outras partes do céu noturno em busca de outras moléculas em trabalhos futuros.