Naftaleno presente en nubes del espacio exterior - principal


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Nubes interestelares, flotando a través de la inimaginable vastedad del espacio, pueden ser las cosas de las que están hechos los sueños. Pero de esto resulta que hay un extraño e inesperado componente en aquellas nubes y no son los sueños sino ¿naftalina?

Bueno, no exactamente, pero los investigadores de la Universidad de Georgia (UGA) han mostrado, por primera vez, que uno de los componentes de las nubes que emiten una inusual luz infrarroja conocida como Bandas Infrarrojas No Identificadas (UIRs), es una versión gaseosa del naftaleno, el componente principal de la naftalina en la Tierra. Las UIRs han sido vistas por los astrónomos hace más de 30 años, pero ninguno había identificado qué moléculas específicas causan estas estructuras.

El descubrimiento de la presencia en el espacio de una clase especial de naftaleno, con un sólo protón extra, es importante para los estudios de esas regiones interestelares, por muchas razones. Una de las más importantes es que las UIRs están asociadas al polvo interestelar, y la comprensión de los componentes de ese polvo podría entregar conclusiones sobre el origen de estos misteriosos viajeros. La nueva información también puede proveer detalles de los ciclos de vida de las estrellas.

La investigación, liderada por Michael Duncan, profesor de química en UGA, fue publicada en The Astrophisical Journal. El departamento de química es parte de la Facultad de Artes y Ciencias Franklin, de la UGA. Los coautores del artículo científico fueron Allen Ricks, estudiante de doctorado en el laboratorio de Duncan, y Gary Douberly, ex-posdoctorado asociado al laboratorio de Duncan y ahora profesor asistente en el departamento de química de la UGA.

El trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) de los Estados Unidos.

“Esto sucede debido a que encontramos una forma, en nuestro laboratorio, de hacer iones protonados de naftaleno”, dijo Duncan, “y eso nos permitió examinar su espectro infrarrojo. Éste resultó ser un gemelo casi perfecto de uno de los principales rasgos de las UIRs”.

Ese naftaleno que es parte de las UIRs no es totalmente inesperado, ya que está compuesto sólo de hidrógeno y carbono. El hidrógeno es, por mucho, el principal componente de la mayor parte de las nubes interestelares, y el carbono es otro elemento abundante allí. (Esto se sabe porque los científicos pueden medir sus “señales de luz” o espectro y compararlos con aquellos espectros que pueden ser generados en el laboratorio). Más aún, esto abre un área de estudio totalmente nueva para los astrofísicos y químicos, quienes continúan comprendiendo la composición del espacio y los orígenes del Universo.

Mucha gente sabe que el naftaleno está, en su forma cristalina en la Tierra, como C10H8, lo que significa que tiene 10 moléculas de carbono y 8 de hidrógeno. El espectro de estas formas de naftaleno no es igual al de las UIRs. Duncan y sus colegas, no obstante, tuvieron razones para creer que adicionando un protón extra al naftaleno (del abundante hidrógeno del espacio), que se produce en una poco probable colisión espacial para dar la fórmula C10H9+, podría causar justo la clase de cambios en su espectro para igualar la estructura de los UIR.

Para ver si el componente del espacio es naftaleno protonado, debían crearlo primero en el laboratorio, bajo condiciones cercanas al Cero Absoluto y luego atacarlo con un láser, convirtiéndolo en gas, cuyo espectro infrarrojo podría, así, ser analizado. La mala noticia es que con “infrarrojo” nos estamos refiriendo a una radiación cuya longitud de onda es más larga que la luz visible y, entonces, no puede ser vista a ojo desnudo. La buena noticia es que las máquinas sofisticadas del laboratorio de Duncan pueden “ver” el espectro infrarrojo y también identificar qué molécula lo produce, permitiendo medir, por primera vez, el espectro distintivo del naftaleno protonado.

Esto causó que, cuando Duncan y sus colegas hicieron todo esto, el espectro de su naftaleno protonado creado en el laboratorio fuera casi idéntico al espectro visto en una parte de las UIR.

¿Qué significa todo esto? Primero, otros científicos han encontrado que el polvo interestelar es el responsable de la producción de moléculas de hidrógeno a partir de sus átomos, el cual es el principal componente de las nubes interestelares. Otros procesos químicos que tienen lugar en la superficie de los granos de polvo se cree que forman muchas moléculas encontradas en la Tierra, tal vez incluyendo los aminoácidos y péptidos esenciales en la construcción de los bloques esenciales de la vida. Y está en estas nubes donde se forman nuevas estrellas, comprendiendo así cómo se ajusta el naftaleno dentro de la ecuación (por así decirlo) de todo esto, que podría proveer detalles de cómo se formaron las estrellas y los sistemas planetarios.

La nueva investigación también ayuda a confirmar predicciones anteriores acerca de las moléculas llamadas hidrocarbonos aromáticos policíclicos (PAHs) que serían la principal fuente de las UIRs, ya que el naftaleno protonado es un PAH.

“El naftaleno protonado en sí mismo no explica todo el espectro de las UIR”, dijo Duncan, “pero las características de su espectro sugieren que una distribución de PAHs protonados mayores podrían hacerlo. Los cambios, en el mismo espectro, causados por la adición de protones a estos sistemas mayores posiblemente explicarían todas las estructuras de las UIR, dándole fin a uno de los misterios más antiguos de la astronomía”. Duncan y su grupo están trabajando ahora para hacer y estudiar estos mayores PAHs protonados.

El éxito de Duncan simulando las condiciones del espacio profundo en el laboratorio y capturando ese esquivo protón también podría tener una rentabilidad estudiando otros componentes de las nubes estelares.

Fuente: Instituto Copérnico. Aportado por Eduardo J. Carletti

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