Develado el misterio de una elusiva molécula de gas interestelar

Los científicos han desentrañado la estructura de una esquiva molécula en el espacio, lo que podría ayudar a los astrónomos a entender mejor las vastas nubes de gas interestelar de nuestra galaxia, la Vía Láctea

Sin poder detectar directamente las nubes más frías que forma la molécula más abundante del universo (el hidrógeno molecular, o H2), para encontrarla, los astrónomos deben confiar en sus interacciones. La búsqueda se facilitaría teniendo una mayor comprensión del compuesto H2-CO (hidrógeno molecular y monóxido de carbono), que se utiliza con frecuencia como trazador químico.

Después de obtener una lectura muy precisa de la variedad que más abunda de este compuesto, un equipo internacional de científicos pudo trazar su distribución en el espacio.

El seguimiento lo que no se ve

El complejo H2-CO es muy importante, ya que podría ser la clave para localizar el hidrógeno molecular en el espacio. Después del Big Bang, esta molécula fundamental, junto con pequeñas trazas de helio, dominaba el universo. Las estrellas y galaxias se formaron cuando las nubes de esta materia colapsaron sobre sí mismas.

Aún hoy, el hidrógeno molecular representa casi las tres cuartas partes de la masa del universo. Sin embargo, a pesar de ser tan abundante, resulta casi invisible cuando se encuentra en su estado más frío. Los científicos sólo lo pueden detectar por medio de sus interacciones con otros elementos.

Aquí entra en escena el complejo de interacción débil H2-CO, que los astrónomos pueden utilizar para localizar esas nubes de hidrógeno ocultas.

«Casi toda la información sobre la molécula más abundante del espacio, H2, se obtiene indirectamente gracias a las mediciones de los espectros de CO» [monóxido de carbono], explica Piotr Jankowski, de la Universidad Nicolás Copérnico de Polonia.

Centrándose en las nubes donde interactúan el monóxido de carbono y el hidrógeno, en combinaciones como la H2-CO, los astrónomos pueden aprender más acerca de la molécula que predomina en el universo. Como este complejo no es por completo una nueva molécula, sino dos piezas que encajan entre sí, resolver el misterio de este trazador compuesto permitiría a los astrónomos, también, comprender mejor el hidrógeno molecular.

«Este procedimiento fue llevado a cabo con éxito por primera vez para un compuesto de este tamaño y de tan complicado espectro», dijo Jankowski.


Famosa imagen de la Nebulosa del Águila, capturada por el Telescopio Espacial Hubble.
Contiene hidrógeno molecular que sólo puede verse cuando interactúa con otras moléculas en el espacio.
Crédito: NASA / EAS / STScI / J Hester y Scowen P (Arizona State University)

De vuelta a lo básico

Cuando el hidrógeno molecular (H2) y el monóxido de carbono (CO) se unen para formar el complejo de interacción débil H2-CO, los dos piezas continúan conservando sus identidades, en lugar de crear una molécula completamente nueva. El complejo se presenta en dos variedades, en función de cómo se alinean los espines de los núcleos de las moléculas enlazadas. Cuando los espines nucleares están alineados en igual dirección, la molécula está en su estado «orto»; cuando los espines están alineados en sentido opuesto, está en su versión «para». Si bien las moléculas del estado orto son más abundantes, han sido más difíciles de entender para los científicos.

La dificultad viene de la combinación entre el movimiento de rotación del compuesto con con las vibraciones entre sus componentes. En la mayoría de las moléculas, los efectos de la vibración son más enérgicos que su movimiento de rotación. Sin embargo, no es el caso del complejo H2-CO, lo que hace que su el espectro de su luz sea mucho más complicado.

«No hay ninguna división simple de las vibraciones y las rotaciones», dijo Jankowski.

En cambio, el tamaño mayor de las vibraciones tiende a enmascarar las señales del movimiento de rotación.

Jankowski, que formó parte de un equipo internacional que descifró este código, explicó que en lugar de tan solo observar este complejo, el grupo utilizó avanzados métodos teóricos para obtener el espectro en teoría, que encajó a la perfección con lo que observaron en el experimento.

Pero la molécula era tan compleja que el equipo se encontró de regreso a los cimentos de la física cuántica.

«Tuvimos que abandonar los modelos espectroscópicos y calcular el espectro teórico a partir de sus principios más fundamentales», dijo Jankowski.

La investigación fue publicada en la revista Science.

Fuente: Space. Aportado por Eduardo J. Carletti

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