Os astrônomos tinham um mistério em suas mãos. Não importa onde eles olhassem, de dentro da Via Láctea para galáxias distantes, eles observaram um brilho intrigante de luz infravermelha. Esta tênue luz cósmica, que se apresenta como uma série de picos no espectro infravermelho, não tinha uma fonte facilmente identificável. Parecia não ter relação com qualquer característica cósmica reconhecível, como nuvens interestelares gigantes, regiões de formação de estrelas, ou sobras de supernova. Era onipresente e um pouco desconcertante.

O provável culpado, cientistas eventualmente deduziram, foi a emissão infravermelha intrínseca de uma classe de moléculas orgânicas conhecidas como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), que, cientistas descobririam mais tarde, são surpreendentemente abundantes; quase 10% de todo o carbono do universo está ligado aos PAHs.

Apesar de, como um grupo, PAHs pareciam ser a resposta para este mistério, nenhuma das centenas de moléculas de PAH conhecidas jamais foi detectada de forma conclusiva no espaço interestelar.

Novos dados do Green Bank Telescope (GBT) da National Science Foundation mostram, pela primeira vez, as impressões digitais de rádio convincentes de um primo próximo e precursor químico dos PAHs, a molécula benzonitrila (C6H5CN). Essa detecção pode finalmente fornecer a "prova fumegante" de que os PAHs estão de fato espalhados pelo espaço interestelar e são responsáveis ​​pela misteriosa luz infravermelha que os astrônomos têm observado.

Os resultados deste estudo são apresentados hoje na 231ª reunião da American Astronomical Society (AAS) em Washington, D.C., e publicado na revista Ciência .

A equipe de ciência, liderado pelo químico Brett McGuire no National Radio Astronomy Observatory (NRAO) em Charlottesville, Virgínia, detectou a assinatura de rádio reveladora desta molécula vinda de uma nebulosa formadora de estrelas conhecida como Taurus Molecular Cloud 1 (TCM-1), que fica a cerca de 430 anos-luz da Terra.

"Essas novas observações de rádio nos deram mais percepções do que as observações infravermelhas podem fornecer, "disse McGuire." Embora ainda não tenhamos observado os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos diretamente, entendemos sua química muito bem. Agora podemos seguir as migalhas de pão químicas de moléculas simples como o benzonitrila até esses PAHs maiores. "

Embora o benzonitrila seja uma das chamadas moléculas aromáticas mais simples, é na verdade a maior molécula já vista pela radioastronomia. É também a primeira molécula de anel aromático de 6 átomos (uma matriz hexagonal de átomos de carbono eriçados com átomos de hidrogênio) já detectada com um radiotelescópio.

Embora os anéis aromáticos sejam comuns nas moléculas vistas aqui na Terra (eles são encontrados em tudo, desde alimentos a medicamentos), esta é a primeira molécula de anel desse tipo já vista no espaço com a radioastronomia. Sua estrutura única permitiu aos cientistas descobrir sua assinatura de rádio distinta, que é o "padrão ouro" ao confirmar a presença de moléculas no espaço.

À medida que as moléculas caem no vácuo próximo do espaço interestelar, eles emitem uma assinatura distinta, uma série de picos reveladores que aparecem no espectro de rádio. Moléculas maiores e mais complexas têm uma assinatura correspondentemente mais complexa, tornando-os mais difíceis de detectar. Os PAHs e outras moléculas aromáticas são ainda mais difíceis de detectar porque normalmente se formam com estruturas muito simétricas.

Para produzir uma impressão digital de rádio nítida, as moléculas devem ser um tanto assimétricas. Moléculas com estruturas mais uniformes, como muitos PAHs, pode ter assinaturas muito fracas ou nenhuma assinatura ..

O arranjo químico assimétrico do benzonitrila permitiu a McGuire e sua equipe identificar nove picos distintos no espectro de rádio que correspondem à molécula. Eles também puderam observar os efeitos adicionais dos núcleos do átomo de nitrogênio na assinatura do rádio.

"A evidência de que o GBT nos permitiu acumular para essa detecção é incrível, "disse McGuire." À medida que procuramos moléculas ainda maiores e mais interessantes, precisaremos da sensibilidade do GBT, que tem capacidades únicas como detector de moléculas cósmicas. "