Nuvens interestelares são o berço de novas estrelas, mas também desempenham um papel importante nas origens da vida no Universo por meio de regiões de poeira e gás em que os compostos químicos se formam. O grupo de pesquisa, sistemas moleculares, liderado pelo vencedor do prêmio ERC Roland Wester no Instituto de física iônica e física aplicada da Universidade de Innsbruck, assumiu a tarefa de compreender melhor o desenvolvimento das moléculas elementares no espaço. "Simplificando, nossa armadilha de íons nos permite recriar as condições no espaço em nosso laboratório, ", explica Roland Wester." Este aparelho nos permite estudar a formação de compostos químicos em detalhes. "Os cientistas que trabalham com Roland Wester agora encontraram uma explicação para a forma como as moléculas carregadas negativamente se formam no espaço.

Uma ideia construída sobre fundamentos teóricos

Antes da descoberta das primeiras moléculas de carbono com carga negativa no espaço em 2006, presumiu-se que as nuvens interestelares continham apenas íons carregados positivamente. Desde então, tem sido uma questão em aberto como os íons carregados negativamente são formados. O teórico italiano Franco A. Gianturco, que trabalha como cientista na Universidade de Innsbruck há oito anos, desenvolveu um quadro teórico há alguns anos que poderia fornecer uma explicação possível. A existência de estados fracamente ligados, os chamados estados ligados ao dipolo, deve aumentar a ligação de elétrons livres a moléculas lineares. Essas moléculas têm um momento dipolar permanente que fortalece a interação a uma distância relativamente grande do núcleo neutro e aumenta a taxa de captura de elétrons livres.

Observando estados ligados a dipolo em laboratório

Em seu experimento, os físicos de Innsbruck criaram moléculas que consistem em três átomos de carbono e um átomo de nitrogênio, ionizou-os, e os bombardeou com luz laser na armadilha de íons em temperaturas extremamente baixas. Eles mudaram continuamente a frequência da luz até que a energia fosse grande o suficiente para ejetar um elétron da molécula. Albert Einstein descreveu esse chamado efeito fotoelétrico há 100 anos. Uma análise aprofundada dos dados de medição pelo pesquisador em estágio inicial Malcolm Simpson do programa de treinamento de doutorado, átomos, luz e moléculas na Universidade de Innsbruck finalmente lançaram luz sobre esse fenômeno difícil de observar. Uma comparação dos dados com um modelo teórico finalmente forneceu evidências claras da existência de estados ligados a dipolo. "Nossa interpretação é que esses estados ligados ao dipolo representam uma espécie de abridor de portas para a ligação de elétrons livres às moléculas, contribuindo assim para a criação de íons negativos no espaço, "diz Roland Wester." Sem esta etapa intermediária, seria muito improvável que os elétrons realmente se ligassem às moléculas. "