Questa è un'immagine a largo campo della Nube Molecolare del Toro e del cielo circostante, preso da Charlottesville, VA il 2 gennaio 2018. La nuvola molecolare è il buio, regione oscurata nella parte superiore sinistra dell'immagine, dove il gas e la polvere stanno bloccando la vista delle stelle dietro la nuvola. A destra dell'immagine c'è l'ammasso delle Pleiadi, e in basso a sinistra c'è la stella Aldebaran. L'immagine è stata acquisita utilizzando una fotocamera DLSR, obiettivo da 50 mm, e un supporto di tracciamento di base. Sono stati aggiunti un totale di circa 50 minuti di esposizioni per creare l'immagine finale. Credito:Brett A. McGuire
Gli astronomi avevano un mistero per le mani. Non importa dove guardassero, dall'interno della Via Lattea alle galassie lontane, osservarono uno sconcertante bagliore di luce infrarossa. Questa debole luce cosmica, che si presenta come una serie di picchi nello spettro infrarosso, non aveva una fonte facilmente identificabile. Sembrava estraneo a qualsiasi caratteristica cosmica riconoscibile, come gigantesche nuvole interstellari, regioni di formazione stellare, o resti di supernova. Era onnipresente e un po' sconcertante.
Il probabile colpevole, gli scienziati alla fine dedussero, era l'emissione infrarossa intrinseca di una classe di molecole organiche note come idrocarburi policiclici aromatici (IPA), quale, gli scienziati scopriranno in seguito, sono sorprendentemente abbondanti; quasi il 10 percento di tutto il carbonio nell'universo è legato agli IPA.
Nonostante, come un gruppo, Gli IPA sembravano essere la risposta a questo mistero, nessuna delle centinaia di molecole di PAH note per l'esistenza era mai stata rilevata in modo definitivo nello spazio interstellare.
Nuovi dati dal Green Bank Telescope (GBT) della National Science Foundation mostrano, per la prima volta, le convincenti impronte digitali di un cugino stretto e precursore chimico degli IPA, la molecola del benzonitrile (C6H5CN). Questo rilevamento potrebbe finalmente fornire la "pistola fumante" che gli IPA sono effettivamente diffusi nello spazio interstellare e spiegano la misteriosa luce infrarossa che gli astronomi stavano osservando.
I risultati di questo studio sono presentati oggi al 231° meeting dell'American Astronomical Society (AAS) a Washington, DC, e pubblicato sulla rivista Scienza .
Il team scientifico, guidato dal chimico Brett McGuire presso il National Radio Astronomy Observatory (NRAO) a Charlottesville, Virginia, ha rilevato la firma radio rivelatrice di questa molecola proveniente da una vicina nebulosa di formazione stellare nota come Taurus Molecular Cloud 1 (TCM-1), che dista circa 430 anni luce dalla Terra.
Credito:B. McGuire, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
"Queste nuove osservazioni radio ci hanno fornito più informazioni di quelle che possono fornire le osservazioni a infrarossi, " ha detto McGuire. "Anche se non abbiamo ancora osservato direttamente gli idrocarburi policiclici aromatici, capiamo abbastanza bene la loro chimica. Ora possiamo seguire il breadcrumb chimico da molecole semplici come il benzonitrile a questi PAH più grandi".
Sebbene il benzonitrile sia una delle cosiddette molecole aromatiche più semplici, è infatti la più grande molecola mai vista dalla radioastronomia. È anche il primo anello aromatico a 6 atomi (una serie esagonale di atomi di carbonio irto di atomi di idrogeno) mai rilevato con un radiotelescopio.
Mentre gli anelli aromatici sono comuni nelle molecole viste qui sulla Terra (si trovano in tutto, dal cibo alla medicina), questa è la prima molecola ad anello del genere mai vista nello spazio con la radioastronomia. La sua struttura unica ha permesso agli scienziati di scoprire la sua caratteristica firma radiofonica, che è il "gold standard" quando si conferma la presenza di molecole nello spazio.
Mentre le molecole precipitano nel vuoto quasi dello spazio interstellare, emanano una firma distintiva, una serie di picchi rivelatori che appaiono nello spettro radio. Molecole più grandi e complesse hanno una firma corrispondentemente più complessa, rendendoli più difficili da rilevare. Gli IPA e altre molecole aromatiche sono ancora più difficili da rilevare perché si formano tipicamente con strutture molto simmetriche.
Per produrre una chiara impronta radiofonica, le molecole devono essere alquanto asimmetriche. Molecole con strutture più uniformi, come molti PAH, può avere firme molto deboli o nessuna firma..
La disposizione chimica sbilenca del benzonitrile ha permesso a McGuire e al suo team di identificare nove picchi distinti nello spettro radio che corrispondono alla molecola. Hanno anche potuto osservare gli effetti aggiuntivi dei nuclei degli atomi di azoto sulla firma radio.
"Le prove che il GBT ci ha permesso di accumulare per questo rilevamento sono incredibili, "ha detto McGuire. "Mentre cerchiamo molecole ancora più grandi e più interessanti, avremo bisogno della sensibilità del GBT, che ha capacità uniche come rivelatore di molecole cosmiche."
