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El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Anillos aromáticos en el Cosmos. Hablamos con José Cernicharo.

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A pesar de que ni los seres humanos ni sus máquinas han salido jamás del Sistema Solar, la humanidad ha aprendido a interpretar las señales que vienen del cosmos y extraer, gracias al extraordinario poder de la ciencia, información de lo que existe mucho más allá de lo que su mente pudiera alcanzar. La luz se genera en los átomos, una luz entendida en un sentido amplio que comprende mucho más de lo que nuestros ojos pueden captar y que hemos denominado “radiación electromagnética”.

Es lógico pensar que, si los átomos son los actores principales de esa radiación, en ella debe quedar marcada su firma, una firma que hemos aprendido a leer hasta el punto de identificarlos, aunque esos átomos o las moléculas que forman se encuentren a muchos años luz de distancia. Así, recogiendo la radiación que nos llega desde los confines del Cosmos y analizándola con sumo cuidado, científicos como nuestro invitado de hoy, José Cernicharo Quintanilla, han logrado identificar átomos y moléculas que existen en los lugares más apartados del medio interestelar.

Las moléculas que se detectan en el espacio, algunas de las cuales son desconocidas en la Tierra, suelen habitar en las nubes moleculares dispersas por la galaxia. Esas nubes son inmensas aglomeraciones de gas y polvo que se extienden por amplísimas regiones del espacio entre las estrellas. Los granos de polvo se forman con los productos expulsados por las estrellas moribundas y, junto las grandes extensiones de gas que existen en esas nubes, con el tiempo, nacen nuevos soles, planetas y toda la cohorte de cuerpos menores que los acompañan.

La molécula de hidrógeno, formada por dos átomos de este elemento, es la que más abunda en las nubes interestelares. Es natural que así sea, ya que el hidrógeno es el elemento químico más abundante del Universo. Junto a él hay moléculas de helio, otro de los primeros componentes del Universo primitivo, y en mucha menor medida, una gran cantidad de moléculas que agrupan muy pocos átomos, como el monóxido de carbono (CO), metanol, etanol, cianuro de hidrógeno, ácido fórmico, etc.

Las nubes moleculares tienen densidades muy bajas, entre 10.000 y 100.000 partículas por cada centímetro cúbico, muy inferior a los trillones de partículas que suele haber en un cm3 aquí en la Tierra. A pesar de todo, su tamaño es tan grande que, al ser observadas en la distancia, ofrecen cantidad suficiente de materia como para estudiar las radiaciones electromagnéticas que nos llegan desde ellas. Como cada molécula emite y absorbe ciertas frecuencias de la luz, los investigadores “sintonizan” esas frecuencias y las utilizan como códigos de barras para identificar al átomo o molécula a las que pertenecen.

Las moléculas no son entes estáticos, suelen tener una serie de movimientos que también dejan su huella en la radiación electromagnética, ya sea en la que emiten o que absorben. Entre ellos está el movimiento de rotación alrededor de sus ejes, denominado rotación molecular; el movimiento de desplazamiento de los núcleos, que se llama vibración, o el movimiento de los electrones que saltan de un orbital a otro con la consiguiente emisión o absorción de luz de una frecuencia específica, etc.

De esa manera, conociendo cómo son las huellas que cada propiedad física deja en la radiación que nos llega, se puede identificar no solamente a las moléculas pequeñas sino a otras de mucho mayor tamaño.

Recientemente, José Cernicharo, investigador del Instituto de Física Fundamental del CSIC, junto a Christine Joblin, del Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología de la Universidad de Toulouse, en Francia, han escrito en la revista Science una perspectiva sobre la detección en el medio Interestelar de una curiosa molécula llamada Benzonitrilo, realizada por un equipo de investigadores americanos y rusos encabezados por Brett McGuire del National Radio Astronomy observatory en Charlottesville, Estados Unidos.

El benzonitrilo es una molécula orgánica intrigante que ayuda a unir químicamente moléculas simples basadas en carbono y otras mucho más grandes y masivas conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos. Con el benzonitrilo son ya más de 200 las moléculas detectadas en el espacio interestelar, algunas de las cuales, como el benceno, fueron descubiertas por José Cernicharo a lo largo de los más de 30 años que ha dedicado a la investigación en este campo del conocimiento.

Estudiar su composición y las propiedades químicas de las moléculas orgánicas interestelares es clave para entender la complejidad molecular de discos protoplanetarios que rodean estrellas jóvenes, comenta Cernicharo en su perspectiva publicada en Science. El trabajo de McGuire y colaboradores muestra nuevas vías de estudio que darán buenos resultados gracias a los nuevos instrumentos de observación que se están poniendo en marcha, como el “Square Kilometer Array SKA”:https://www.skatelescope.org/ y el “Telescopio Espacial James Webb”:https://www.jwst.nasa.gov/.

Referencia.

Christine Joblin y José Cernicharo. Detecting the building blocks of aromatics. Science, 12 Jan 2018 Vol 359 Is 6372.

McGuire et al, Detection of the aromatic molecule benzonitrile (c-C6H5CN) in the interstellar médium Science, 12 Jan 2018


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