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Detecção interestelar de isopropanol em Sagitário B2
Muitos de nós provavelmente já manuseamos – literalmente – o composto químico isopropanol: ele pode ser usado como antisséptico, solvente ou agente de limpeza. Mas essa substância não é encontrada apenas na Terra: pesquisadores liderados por Arnaud Belloche, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, em Bonn, detectaram agora a molécula no espaço interestelar pela primeira vez. Foi observado em uma “sala de entrega” de estrelas, a massiva região de formação estelar Sagitário B2, localizada perto do centro da nossa Via Láctea. A nuvem molecular é alvo de uma extensa investigação de sua composição química com o telescópio ALMA no deserto chileno do Atacama.
O objetivo do presente trabalho é entender como as moléculas orgânicas se formam no meio interestelar, em particular nas regiões onde nascem novas estrelas, e quão complexas essas moléculas podem ser. A motivação subjacente é estabelecer conexões com a composição química dos corpos no sistema solar, como os cometas, como entregues, por exemplo, pela missão Rosetta ao cometa Churyumov-Gerasimenko há alguns anos.
Uma excelente região de formação de estrelas em nossa Galáxia, onde muitas moléculas foram detectadas no passado, é Sagitário B2 (Sgr B2), que está localizada perto da famosa fonte Sgr A*, o buraco negro supermassivo no centro de nossa Galáxia.
“Nosso grupo começou a investigar a composição química do Sgr B2 há mais de 15 anos com o telescópio IRAM de 30 m”, diz Arnaud Belloche, do Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR) em Bonn/Alemanha, principal autor do papel de detecção. “Essas observações foram bem-sucedidas e levaram, em particular, à primeira detecção interestelar de várias moléculas orgânicas, entre muitos outros resultados”.
Com o advento do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) há dez anos, tornou-se possível ir além do que poderia ser alcançado em direção ao Sgr B2 com um telescópio de prato único e um estudo de longo prazo da composição química do Sgr B2 foi iniciado que aproveitou a alta resolução angular e sensibilidade fornecida pelo ALMA.
Até agora, as observações do ALMA levaram à identificação de três novas moléculas orgânicas (cianeto de isopropilo, N-metilformamida, ureia) desde 2014. O último resultado deste projeto ALMA é agora a detecção de propanol (C 3 H 7 OH ).
O propanol é um álcool e agora é o maior desta classe de moléculas que foi detectado no espaço interestelar. Essa molécula existe em duas formas ("isômeros"), dependendo de qual átomo de carbono o grupo funcional hidroxila (OH) está ligado: 1) propanol normal, com OH ligado a um átomo de carbono terminal da cadeia, e 2) iso -propanol, com OH ligado ao átomo de carbono central na cadeia. O isopropanol também é conhecido como o principal ingrediente dos desinfetantes para as mãos na Terra. Ambos os isômeros de propanol em Sgr B2 foram identificados no conjunto de dados ALMA. É a primeira vez que o isopropanol é detectado no meio interestelar e a primeira vez que o propanol normal é detectado em uma região de formação de estrelas. A primeira detecção interestelar de propanol normal foi obtida pouco antes da detecção do ALMA por uma equipe de pesquisa espanhola com radiotelescópios de prato único em uma nuvem molecular não muito longe de Sgr B2. A detecção de isopropanol em direção a Sgr B2, no entanto, só foi possível com ALMA.
“A detecção de ambos os isômeros do propanol é excepcionalmente poderosa na determinação do mecanismo de formação de cada um. Por se assemelharem tanto, se comportam fisicamente de maneira muito semelhante, o que significa que as duas moléculas devem estar presentes nos mesmos lugares e nos mesmos momentos”, diz Rob Garrod, da Universidade de Virginia (Charlottesville/EUA). “A única questão em aberto são as quantidades exatas que estão presentes – isso torna sua proporção interestelar muito mais precisa do que seria o caso de outros pares de moléculas. Isso também significa que a rede química pode ser ajustada com muito mais cuidado para determinar os mecanismos pelos quais eles se formam”.
A rede de telescópios ALMA foi essencial para a detecção de ambos os isômeros do propanol em direção ao Sgr B2, graças à sua alta sensibilidade, alta resolução angular e ampla cobertura de frequência. Uma dificuldade na identificação de moléculas orgânicas nos espectros das regiões de formação de estrelas é a confusão espectral. Cada molécula emite radiação em frequências específicas, sua "impressão digital" espectral, que é conhecida a partir de medições de laboratório.
“Quanto maior a molécula, mais linhas espectrais em diferentes frequências ela produz. Em uma fonte como Sgr B2, existem tantas moléculas contribuindo para a radiação observada que seus espectros se sobrepõem e é difícil desembaraçar suas impressões digitais e identificá-las individualmente”, diz Holger Müller da Universidade de Colônia, onde o trabalho de laboratório especialmente em propanol normal foi realizado.
Graças à alta resolução angular do ALMA, foi possível isolar partes do Sgr B2 que emitem linhas espectrais muito estreitas, cinco vezes mais estreitas do que as linhas detectadas em escalas maiores com o radiotelescópio IRAM de 30 m! A estreiteza dessas linhas reduz a confusão espectral, e isso foi fundamental para a identificação de ambos os isômeros do propanol em Sgr B2. A sensibilidade do ALMA também desempenhou um papel fundamental: não teria sido possível identificar propanol nos dados coletados se a sensibilidade fosse apenas duas vezes pior.
Esta pesquisa é um esforço de longa data para investigar a composição química de locais em Sgr B2 onde novas estrelas estão sendo formadas e, assim, entender os processos químicos em ação no curso da formação estelar. O objetivo é determinar a composição química dos locais de formação de estrelas e, possivelmente, identificar novas moléculas interestelares. “O propanol está há muito tempo na nossa lista de moléculas para pesquisar, mas é só graças ao trabalho recente feito em nosso laboratório para caracterizar seu espectro rotacional que conseguimos identificar seus dois isômeros de forma robusta”, diz Oliver Zingsheim, também da Universidade de Colônia.
Detectar moléculas intimamente relacionadas que diferem ligeiramente em sua estrutura (como normal e isopropanol ou, como foi feito no passado: normal e isopropil cianeto) e medir sua proporção de abundância permite aos pesquisadores sondar partes específicas do rede de reações químicas que leva à sua produção no meio interestelar.
“Ainda existem muitas linhas espectrais não identificadas no espectro ALMA de Sgr B2, o que significa que ainda há muito trabalho para decifrar sua composição química. Num futuro próximo, a expansão da instrumentação do ALMA para frequências mais baixas provavelmente nos ajudará a reduzir ainda mais a confusão espectral e possivelmente permitirá a identificação de moléculas orgânicas adicionais nesta fonte espetacular”, conclui Karl Menten, Diretor do MPIfR e Chefe do departamento de pesquisa de Astronomia Milimétrica e Submilimétrica.
NJ / HOR
Fonte: Max-Planck Gessellschaft / Publicação 28-06-2022
https://www.mpg.de/18884791/sanitizer-in-the-galactic-centre-region
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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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