Per aiutare a comprendere l’origine della vita sulla Terra, alcuni scienziati stanno cercando di svelare il ciclo cosmico del carbonio. La chimica interstellare degli idrocarburi policiclici aromatici (IPA), una vasta famiglia di molecole contenenti carbonio presenti nello spazio, è un punto di partenza interessante.
Sebbene questi IPA siano abbondanti nel gas che vortica nel mezzo interstellare, storicamente sono stati difficili da identificare utilizzando i telescopi a infrarossi a causa dei loro picchi di segnale ampi e sovrapposti. Ma ora, utilizzando quasi 1.500 ore di dati raccolti con il Green Bank Telescope, un gruppo di ricercatori è stato in grado di identificare l’1-cianopirene nella nube molecolare del Toro (scienze 2024, ID digitale: 10.1126/science.adq6391). La molecola è la più grande IPA mai rilevata da un radiotelescopio.
“Pensiamo che molto carbonio sia intrappolato specificamente in questi IPA”, afferma il chimico. Alissa Cook dell’Università della British Columbia, uno dei coautori dello studio, perché sono “particolarmente abbondanti a causa della loro composizione chimica”. I quattro anelli aromatici di pirene fusi forniscono quella che il team chiama “un’isola di stabilità”, rendendoli meno sensibili alla degradazione dei raggi UV.
Sfortunatamente, la simmetria degli anelli pirenici fusi e non sostituiti rende impossibile rilevare la molecola direttamente utilizzando i radiotelescopi. Le molecole prive di dipolo permanente sono invisibili allo strumento, che raccoglie gli spettri rotazionali. “Ma l’aggiunta di un gruppo CN essenzialmente mette un’enorme antenna radio sulla molecola e aggiunge un momento di dipolo permanente molto grande”, afferma il leader del team. Brett McGuireun astrofisico del Massachusetts Institute of Technology. Stimare la concentrazione di pirene sulla base delle letture di questo derivato è abbastanza semplice.
Il team aveva bisogno di un riferimento per l’1-cianopirene prima di poter analizzare 1.500 ore di dati del telescopio. Quindi hanno raccolto uno spettro rotazionale della molecola in fase gassosa in laboratorio, dice Gabe Wenzelun ricercatore post-dottorato presso il McGuire Laboratory. Il compito non era facile. L’IPA legato al suolo e sostituito dal ciano doveva essere realizzato su misura e “non volevamo che fosse in fase gassosa qui nei nostri strumenti”, afferma.
Alla fine, il team ci è riuscito: utilizzando il loro spettro, hanno trovato l’1-cianopirene nei dati del telescopio e hanno aggiunto un’altra molecola all’elenco di quelle che avevano scoperto utilizzando la radioastronomia negli ultimi cinque anni. Dice che la scoperta dell’1-cianopirene in una nube molecolare fredda è un pezzo emozionante del puzzle del ciclo interstellare del carbonio. Andrea Mattiodauno scienziato ricercatore della NASA non affiliato al lavoro. “Una cosa è dire: ‘Deve essere lì’, un’altra cosa è trovarlo effettivamente”, aggiunge.
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