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    Vincolare la chimica delle molecole a catena di carbonio nello spazio

    Un'immagine della Nube Molecolare del Toro, circa 450 anni luce dalla Terra. Molte molecole a catena di carbonio sono state rilevate verso nuvole scure come queste, ma gli astronomi hanno cercato HC11N senza successo. Ipotizzano che catene così grandi si trasformino preferenzialmente in anelli di carbonio. Credito:ESO; Indagine digitale del cielo; Davide De Martin

    Il mezzo interstellare della Via Lattea contiene il 5-10% della massa totale della galassia (esclusa la sua materia oscura) ed è costituito principalmente da gas idrogeno. Ci sono piccoli ma importanti contributi anche da altri gas, includendo molecole contenenti carbonio sia semplici, come monossido di carbonio e anidride carbonica, e complesso come l'etene, benzene, propinale, metanolo e altri alcoli, e cianuri. Ci sono anche alcune molecole molto grandi come idrocarburi policiclici aromatici e buckyball con cinquanta o più atomi di carbonio. Alcune specie come i cianuri hanno abbondanze relative simili a quelle che si vedono nelle comete del nostro sistema solare, suggerendo che la chimica del carbonio locale non è unica.

    Gli astronomi pensano che molecole interstellari complesse siano probabilmente prodotte su granelli di polvere, anche se alcune molecole potrebbero essere prodotte in fase gassosa. Circa l'uno per cento in massa del materiale interstellare, questi minuscoli granelli sono composti prevalentemente da silicati e forniscono alle molecole di gas superfici su cui reagire con altre molecole. Le molecole della catena di carbonio sono particolarmente interessanti perché si pensa che siano il punto di partenza per una frazione significativa delle sostanze chimiche complesse note nel mezzo interstellare. Si sospetta persino che le specie a catena di carbonio siano uno stadio chiave nella formazione di idrocarburi policiclici aromatici. La chimica molecolare della catena del carbonio fornisce quindi informazioni su un ampio sottoinsieme della chimica interstellare.

    Una famiglia di catene di carbonio particolarmente ben studiata è quella dei cianopolini:molecole lineari della forma HCnN, dove n =3, 5, 7, 9, ecc. Sono stati osservati in grande abbondanza verso le stelle più vecchie e nelle fredde nuvole scure. La presenza del più grande cianopoliino conosciuto, HC11N, però, è in discussione. Secondo quanto riferito, è stato rilevato nel 1982 verso una nuvola scura in Toro, ma tale rilevamento non è stato confermato. Gli astronomi CfA Ryan Loomis e Brett McGuire e i loro colleghi hanno utilizzato il Green Bank Telescope per cercare nella regione del Toro HC11N in sei delle sue caratteristiche transizioni di lunghezze d'onda radio, compresi i due in cui è stato segnalato per la prima volta, ma senza successo.

    Gli astronomi sostengono che il rilevamento precedente sia stato un errore, e offrono una spiegazione per l'altrimenti curiosa assenza della specie n=11. Esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che quando le molecole a catena di carbonio diventano più lunghe di circa n=9 iniziano ad arricciarsi su se stesse e si trasformano preferenzialmente in molecole ad anello di carbonio, che sono più stabili. Un processo simile potrebbe verificarsi nel mezzo interstellare, sottraendo HC11N per formare specie cicliche. La mancata rilevazione di HC11N suggerisce quindi l'importanza di questa via chimica nella produzione di molecole cicliche, sebbene gli autori notino che sono necessarie ulteriori osservazioni ed esperimenti di laboratorio per confermare il modello.


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