Nuvens interestelares na constelação de Sagitário, uma região no centro da Via Láctea na qual astrofísicos sugeriram que o íon amida pode ser encontrado. Crédito:NASA, ESA, J. Hester (ASU)
Físicos da Universidade de Innsbruck estão em busca de moléculas que contêm nitrogênio no espaço. Usando espectroscopia terahertz, eles mediram diretamente duas linhas espectrais para uma molécula particular pela primeira vez. As frequências descobertas são características do íon amida, uma molécula de nitrogênio carregada negativamente. Com as linhas espectrais agora determinadas, os pesquisadores podem pesquisar essa espécie no espaço.
Em 2014, astrofísicos descobriram uma linha espectral em dados observacionais do Telescópio Espacial Herschel e provisoriamente a atribuíram ao íon amida. Teria sido a primeira prova da existência dessa molécula no espaço. Os físicos do grupo de Roland Wester, do Instituto de Física Iônica e Física Aplicada da Universidade de Innsbruck, agora mostraram que essa suposição está incorreta.
Frequências características
Além das estrelas, as galáxias são povoadas por regiões que contêm nuvens gigantescas de poeira e gás. Essas regiões, constituindo o meio interestelar (ISM), atua como o local de nascimento para novas estrelas que se formam quando as nuvens colapsam sob sua própria gravidade e atingem densidades suficientes para que as reações de fusão ocorram. Para entender melhor esses processos, é importante saber exatamente a composição química do ISM, que na maioria das vezes é determinada por meio das frequências (linhas espectrais) medidas por radiotelescópios.
No caso do íon amida, a equipe liderada por Roland Wester mediu duas frequências até então desconhecidas no laboratório pela primeira vez. O método adotado, conhecido como espectroscopia terahertz, permitiu que as linhas fossem determinadas cem vezes mais precisamente do que era possível anteriormente. "Nesta técnica, comprimentos de onda entre microondas e luz infravermelha são usados, ”explica o físico.“ Isso permite que a rotação de moléculas muito pequenas seja estudada. Para moléculas maiores, as vibrações de grupos moleculares inteiros podem ser determinadas. "
Os físicos de Innsbruck confinaram os íons amida nesta armadilha iônica e investigaram seu comportamento sob a influência da radiação terahertz. Crédito:Uni Innsbruck
Em um projeto financiado pelo European Research Council ERC, o grupo de Roland Wester desenvolveu um método pelo qual moléculas confinadas em armadilhas iônicas são excitadas com radiação terahertz. "O íon amida consiste em um átomo de nitrogênio e dois átomos de hidrogênio, se parece com a água e se comporta de maneira muito semelhante em termos de mecânica quântica, "diz Olga Lakhmanskaya da equipe de Roland Wester." Pela primeira vez, medimos diretamente a excitação elementar da rotação desta molécula. "A prova também surgiu graças a uma estreita colaboração com o teórico Viatcheslav Kokoouline, da University of Central Florida, que foi professor visitante na Universidade de Innsbruck por um semestre.
Tarefa provisória refutada
Os físicos de Innsbruck agora foram capazes de mostrar que a linha espectral medida anteriormente não pode ser produzida por íons amida em comparação com os dados obtidos do Telescópio Espacial Herschel. "Pudemos mostrar, com nossas medidas, que esta atribuição provisória não é correta, "frisa Roland Wester. No Universo podem-se encontrar várias moléculas de nitrogênio, como a amônia, mas, de acordo com os experimentos de Innsbruck, resta mostrar que o íon amida também está presente. A segunda linha espectral determinada pelos físicos, entretanto, poderia auxiliar na busca dessa espécie no espaço. "Esperamos que no futuro, com novos telescópios, esta linha pode ser observada levando à sua detecção no espaço. ”A equipe de Wester agora quer aplicar o novo método a moléculas com quatro ou cinco átomos, onde as vibrações e rotações são muito mais complexas do que com a amida triatômica.
