Los investigadores han detectado una molécula inusualmente grande, no detectada previamente, en la Nebulosa Pata de Gato, una región de formación estelar a unos 5.500 años luz de la Tierra. Con 13 átomos, el compuesto, llamado 2-metoxietanol, es una de las moléculas más grandes jamás identificadas fuera de nuestro sistema solar, informaron los científicos el 12 de abril en The Astrophysical Journal Letters.
A menudo pensamos en el espacio como un enorme abismo de nada entre estrellas, pero este aparente vacío está vivo con la química a medida que los átomos se unen y se separan para crear estrellas y planetas a lo largo de millones de años. Comprender cómo se forman moléculas orgánicas simples como el metano, el etanol y el formaldehído ayuda a los científicos a hacerse una idea no sólo de cómo nacen las estrellas y las galaxias, sino también de cómo comenzó la vida.
Sin embargo, detectar estos componentes básicos de la vida no es tarea fácil. Cada molécula posee un “código de barras” de energía único: una colección de longitudes de onda de luz específicas que la molécula puede absorber. A nivel cuántico, cada longitud de onda absorbida corresponde a una transición entre un nivel de energía rotacional y otro, y cada molécula tiene un conjunto diferente pero bien definido de niveles de energía donde estas transiciones pueden ocurrir. Este código de barras de transiciones de energía se mide fácilmente en muestras en el laboratorio, pero los astroquímicos luego deben buscar esta misma firma de energía en el espacio.
“Cuando observamos fuentes interestelares con radiotelescopios, podemos recopilar la señal de rotación de las moléculas gaseosas en estas regiones del espacio”, dijo a Live Science el primer autor del estudio, Zachary Fried, astroquímico del MIT, en un correo electrónico. “Porque las moléculas en el espacio obedecen las mismas leyes de la mecánica cuántica que las de la Tierra, las transiciones rotacionales observadas en los datos del telescopio deberían alinearse con las medidas en el laboratorio”.
Este enfoque es exactamente cómo Fried y sus colegas (parte de un equipo de investigación dirigido por Brett McGuire, profesor asistente de química en el MIT) detectaron 2-metoxietanol, una molécula de 13 átomos en la que uno de los átomos de hidrógeno del etanol se reemplaza por un grupo metoxi (O-CH3) más complejo. Este nivel de complejidad es particularmente inusual fuera del sistema solar, ya que sólo se han detectado seis “especies” de más de 13 átomos.
“Estas moléculas suelen ser mucho menos abundantes que los hidrocarburos más pequeños que tienen rutas de formación más simples”, dijo Fried. “Además, las señales espectrales de estas moléculas se distribuyen en un mayor número de transiciones, lo que hace que los picos espectrales individuales sean más débiles y difíciles de observar”.
Pero no fue simplemente suerte lo que llevó al equipo a este descubrimiento. También utilizaron inteligencia artificial. El equipo había desarrollado previamente un método de aprendizaje automático para modelar la abundancia de diferentes especies moleculares en diferentes regiones del espacio. “Utilizando estos modelos entrenados, podemos predecir qué moléculas no detectadas pueden ser muy abundantes y, por lo tanto, fuertes candidatas a ser detectadas”, dijo Fried.
Previamente se habían detectado especies que contienen metoxi en una parte de la Nebulosa Pata de Gato, también llamada NGC 63341, y en IRAS 16293, un sistema binario en el complejo de nubes Rho Ophiuchi, situado a 457 años luz de la Tierra. Como tal, el equipo tenía una buena idea de dónde buscar la nueva molécula.
Fried comenzó midiendo el espectro rotacional de muestras de 2-metoxietanol en el laboratorio; registró un total de 2.172 posibles señales de energía para la molécula. Luego, utilizando el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), un conjunto de 66 radiotelescopios en Chile, el equipo recopiló lecturas tanto de la Nebulosa Pata de Gato como de IRAS 16293 y analizó las señales de la firma energética distintiva del 2-metoxietanol. Si bien no se detectaron rastros de energía correspondientes en IRAS 16293, el equipo finalmente identificó 25 señales coincidentes de la Nebulosa Pata de Gato y confirmó la presencia de 2-metoxietanol en esta región de formación estelar.
“Esto nos permitió investigar cómo las diferentes condiciones físicas de estas fuentes pueden estar afectando la química que puede ocurrir”, dijo Fried. “Planteamos la hipótesis de varias causas de esta diferenciación química, incluidas variaciones en la intensidad del campo de radiación, junto con diferentes temperaturas del polvo en estas dos fuentes [en diferentes etapas] de formación estelar”.
El equipo espera que los hallazgos puedan servir de base para estudios futuros para identificar otras moléculas aún no detectadas en el espacio.
“La viabilidad y eficiencia de estas vías pueden estar estrechamente relacionadas con las condiciones físicas de la fuente interestelar”, dijo Fried. “Al investigar qué otras especies están involucradas en la formación y destrucción de las moléculas detectadas, podemos determinar otras especies que pueden ser candidatas a ser detectadas”.
Fuente: Live Science.
