Scoperta chimica cosmica: La più grande molecola aromatica trovata nello spazio profondo
Un'illustrazione artistica del più grande idrocarburo policiclico aromatico recentemente identificato e finora individuato, il cianocoronene. Questa molecola, composta da sette anelli benzenici interconnessi e da un gruppo ciano (C24H11CN), è stata trovata nella fredda e buia nube molecolare TMC-1, una regione nota per la sua ricca chimica e come culla per nuove stelle.
Un team di chimici e astronomi ha fatto una scoperta rivoluzionaria nel campo dell'astrochimica: l'identificazione del cianocoronene, il più grande idrocarburo policiclico aromatico (IPA) mai rilevato nello spazio. Questa molecola, composta da sette anelli benzenici interconnessi e da un gruppo ciano (C24H11CN), è stata trovata nella fredda e buia nube molecolare TMC-1, una regione nota per la sua ricca chimica e come culla di nuove stelle.
Il cianocoronene è un derivato del coronene, una molecola spesso descritta come il “prototipo” di IPA compatto grazie alla sua stabilità e alla sua struttura unica. Si ritiene che i PAH nascondano una frazione significativa del carbonio dell'universo e svolgano un ruolo chiave nella chimica che porta alla formazione di stelle e pianeti. Finora erano stati rilevati nello spazio solo IPA più piccoli, mentre questa nuova scoperta supera notevolmente il limite delle dimensioni conosciute.
Come hanno fatto gli astronomi a scoprire questa molecola massiccia? Il team di ricerca ha innanzitutto sintetizzato il cianocoronene in laboratorio e ne ha misurato l'esclusivo spettro a microonde utilizzando tecniche spettroscopiche avanzate. Armati di questa impronta molecolare, hanno cercato il cianocoronene nei dati del Green Bank Telescope della National Science Foundation statunitense (NSF GBT), il telescopio chiave utilizzato nel progetto GOTHAM (GBT Observations of TMC-1: Hunting Aromatic Molecules). Il team di ricerca ha individuato diverse linee spettrali distinte del cianocoronene, confermando la sua presenza con una significatività statistica di 17,3 sigma, una rilevazione importante per gli standard astronomici.
Il cianocoronene è ora la più grande molecola di IPA individuale confermata nello spazio interstellare, contenendo 24 atomi di carbonio nella sua struttura centrale (escluso il gruppo ciano). La quantità di cianocoronene trovata è simile a quella dei PAH più piccoli rilevati in precedenza, sfidando le aspettative secondo cui le molecole più grandi dovrebbero essere più rare nello spazio. Ciò suggerisce che molecole aromatiche ancora più complesse potrebbero essere comuni nel cosmo. La presenza di IPA così stabili e di grandi dimensioni supporta l'idea che queste molecole possano essere un'importante riserva di carbonio, potenzialmente in grado di alimentare nuovi sistemi planetari con le materie prime per la vita.
L'approccio chimico quantistico dello studio dimostra che il cianocoronene può formarsi in modo efficiente nelle fredde condizioni dello spazio attraverso reazioni tra il coronene e il radicale CN, con barriere energetiche fortemente sommerse che non rallentano il processo a basse temperature. Ciò significa che la chimica che costruisce gli organici complessi può avvenire anche prima della nascita delle stelle.
La scoperta del cianocoronene non solo aggiunge un nuovo capitolo alla storia della chimica cosmica, ma rafforza anche l'“ipotesi PAH”, ovvero l'idea che queste molecole siano responsabili delle misteriose bande di emissione infrarossa visibili in tutto l'universo. Inoltre, traccia un legame diretto tra la chimica delle nubi interstellari, dei meteoriti e degli asteroidi, suggerendo che le molecole organiche trovate nel nostro sistema solare potrebbero aver avuto origine in ambienti simili molto prima della formazione del Sole.
Gli scienziati sono ora ansiosi di cercare IPA ancora più grandi e i loro derivati nello spazio, nonché di esplorare ulteriormente il modo in cui queste molecole sopravvivono e si evolvono nelle dure condizioni tra le stelle. Gabi Wenzel, ricercatrice presso il Dipartimento di Chimica del Massachusetts Institute of Technology e il Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, nonché autrice principale di questa ricerca, aggiunge: “Ogni nuovo rilevamento ci avvicina alla comprensione delle origini della chimica organica complessa nell'universo e, forse, alle origini dei mattoni della vita stessa”.
Questa scienza è stata condivisa nell'ambito di una conferenza stampa al 246° meeting estivo dell'American Astronomical Society. Guarda la registrazione dell'ufficio stampa dell'AAS qui.