Molécula aromática benzonitrilo detectada en la nube molecular de Tauro número 1 (TMC-1) desde el telescopio GBT- B McGuire, B Saxton (NRAO, AUI_NSF)

Molécula aromática benzonitrilo detectada en la nube molecular de Tauro número 1 (TMC-1) desde el telescopio GBT- B McGuire, B Saxton (NRAO, AUI_NSF)


Entre las cerca de 200 moléculas descubiertas hasta ahora en el espacio destacan las orgánicas por asociarse también con la vida, y entre ellas las aromáticas, que cuentan con un anillo hexagonal de átomos de carbono. Los astrónomos saben que son abundantes en el universo porque sus característicos patrones de emisión en el infrarrojo se observan en múltiples entornos espaciales.

Este descubrimiento arroja luz sobre las moléculas orgánicas aromáticas del medio interestelar que finalmente se incorporan a nuevas estrellas y planetas

Sin embargo, la identificación precisa de estas moléculas aromáticas en el medio interestelar resulta muy difícil, y hay que recurrir a sofisticadas técnicas de radioespectroscopía para detectar las emisiones de radio más débiles y avanzar en este campo.

Es lo que ha hecho un equipo internacional de astrónomos, liderado por el invetigador Brett A. McGuire del National Radio Astronomy Observatory de Charlottesville (EE UU), para encontrar marcadores de benzonitrilo mientras ‘radiorrastreaban’ la nube molecular de Tauro (en concreto la región 1 o TMC-1), una enorme guardería estelar situada a 450 años luz de nuestro planeta en la constelación de Tauro.

El benzonitrilo (C6H5CN) es una de las moléculas aromáticas más simples que contienen nitrógeno, y su descubrimiento en TMC-1 supone la primera vez que una molécula de este tipo se identifica en el espacio utilizando radioespectroscopía.

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Imagen de la nube molecular de Tauro (zona oscura en la parte superior izquierda, donde el polvo y el gas bloquean las estrellas de detrás) captada desde el radiobservatorio de Charlottesville (EE UU). Dentro está la región TMC-1 en la que se ha descubierto el benzonitrilo. A la derecha , está el grupo de las Pléyades, y en la parte inferior izquierda la estrella Aldebarán. Las líneas verdes marcan la porción de la constelación de Tauro que cae dentro del campo de visión. / Brett A. McGuire

El avance, que se publica esta semana en la revista Science, “también arroja luz sobre la composición de las sustancias aromáticas dentro del medio interestelar, un material que finalmente se incorporará a nuevas estrellas y planetas”, destaca McGuire y los otros autores.

Experimentos en el laboratorio y radiobservaciones

Para confirmar la detección, los investigadores  han llevado a cabo exhaustivos experimentos de laboratorio para medir de forma precisa las diferentes transiciones rotacionales que puede tener el benzonitrilo.

Después, al comparar sus datos experimentales con las observaciones de la TMC1 captadas desde el radiotelescopio dirigible más grande del mundo, el Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT, en EE UU), pudieron detectar nueve de las transiciones rotacionales de esa moléculas, confirmando los registros anteriores.

En un artículo paralelo, publicado también en Science por los científicos Christine Joblin de la Universidad de Toulouse (Francia) y José Cernicharo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), se valora este descubrimiento: “Entre otras aplicaciones, estudiar la composición de moléculas orgánicas en el espacio es clave para entender la complejidad molecular en los discos protoplanetarios que rodean a las estrellas jóvenes”.

Tres puntos clave sobre el descubrimiento del benzonitrilo interestelar

Por José Cernicharo (ICMM-CSIC)

Antecedentes: El primer anillo aromatico, el benceno, se detectó en 2001 con el satélite ISO utilizando técnicas infrarrojas, un trabajo que publicamos en The Astrophysical Journal Letters. La nueva molécula, el benzonitrilo (c-C6H5CN, donde ‘c’ indica su estructura cíclica), es un derivado del benceno que puede detectarse por técnicas radioastronómicas. Sin embargo, el benceno, carece del espectro de rotación necesario para poder usar ese método.

Estructura del benzonitrilo. / Yikrazuul

Estructura del benzonitrilo. / Yikrazuul

 

Aportación: La detección del benzonitrilo puede permitir cotejar los modelos de formación de especies aromáticas en nubes moleculares. Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) se detectan en zonas muy expuestas a la radiación ultravioleta y no sabemos muy bien cómo se forman. La presencia de benzonitrilo en nubes frías implica que el benceno, la molécula a partir de la cual se forma el benzonitrilo, existe en esos objetos. La abundancia estimada permitirá afinar los modelos de química para poder explicar su presencia y su papel en la complejidad química de esos objetos.

Relación con la vida: Ese es un tema mucho más complejo que la simple detección de una sola molécula particular. El conjunto de moléculas detectadas en el espacio es lo que realmente nos puede permitir establecer un nexo entre la química de las nubes moleculares donde se forman estrellas y la química de los discos protoplanetarios que se forman alrededor de estas estrellas. Es en esos discos donde se forman los planetas. Comprender cuál es la composición inicial, tanto de la fase gaseosa del disco como la de las partículas sólidas (granos de polvo), es lo que tal vez en un futuro no muy lejano nos permita empezar a comprender como evolucionan químicamente los planetas recién formados alrededor de esas nuevas estrellas. Tendremos más datos sobre la química de los PAH y especies relacionadas cuando se lance el telescopio espacial James Webb en 2019.

Referencias bibliográficas:

B.A. McGuire et al.: “Detection of the aromatic molecule benzonitrile (c-C6H5CN) in the interstellar medium”. José Cernicharo y C. Joblin: “Detecting the building blocks of aromatics”. Science, 11 de enero de 2018.