Detectives moleculares
Fuente: KIDA, Kinetic Database for Astrochemistry
NS+. Fuente: KIDA, Kinetic Database for Astrochemistry

El descubrimiento del nuevo catión NS+, presente en numerosos entornos astrofísicos, se ha confirmado con espectroscopía de laboratorio

Aunque el sulfuro de nitrógeno (NS) [Nota escrita a posteriori] fue detectado por primera vez en el espacio en 1975, hasta ahora no se había descubierto la presencia de su catión NS+. Un catión es un átomo o molécula con carga eléctrica positiva debido a que ha perdido electrones con respecto a su dotación original. En el caso del NS+, los modelos químicos aplicados en este trabajo indican que se forma por las reacciones del átomo neutro N con el catión SH+ y la del átomo neutro S con el catión NH+.

Ahora, un equipo de investigadores, liderado por José Cernicharo (Instituto de Física Fundamental, CSIC), ha dado a conocer la detección en el espacio de esta nueva especie molecular, identificada a partir de datos astrofísicos procedentes de observaciones llevadas a cabo con el telescopio IRAM 30m, instalado en Pico Veleta (Granada).

Lo interesante de este trabajo no es solo que sea la primera vez que se detecta el NS+ [1], sino que se ha descubierto que es ubicuo y que se encuentra presente en la mayoría de los entornos astrofísicos: se ha detectado en nubes moleculares frías y tenues donde aún no hay actividad de formación estelar; en nubes algo más densas donde la materia empieza a colapsar y comienzan a verse núcleos preestelares; y en nubes que son auténticos viveros estelares, donde ya se dan violentos procesos debidos a la radiación ultravioleta de estrellas jóvenes y a los chorros de material eyectados por las protoestrellas [2].

Un trabajo detectivesco confirmado en el laboratorio

La química en fase gaseosa de nubes frías y oscuras se basa principalmente en las reacciones entre iones (moléculas cargadas eléctricamente) y moléculas neutras. Sin embargo, los iones (cationes, con carga positiva, o aniones, con carga negativa) representan sólo un pequeño porcentaje (alrededor de un 15%) de las especies moleculares detectadas.

Ahora bien, si el NS+ está presente en tantos entornos astrofísicos, ¿cómo es que nadie lo había identificado antes?

Desde que en astroquímica se cuenta con herramientas cada vez más precisas se suele hablar de espectros con “bosques de líneas”, una colección insondable de datos que se superponen y que es difícil discriminar. ¿Dónde acaba una molécula y empieza otra? Si nunca antes han sido caracterizadas, si no se han estudiado y cotejado con datos de laboratorio o si no se ha teorizado sobre su posible presencia, es muy probable que sigan en el anonimato, a veces ante nuestros ojos.

En palabras de Cernicharo, “La detección del NS+ fue un verdadero trabajo de “detectives moleculares”. Cuando nos dimos cuenta de que en aquellos datos observacionales había un patrón que se repetía, empezamos una búsqueda en la que, primero, fuimos descartando diversos candidatos”. Igual que en una investigación policial, se fue cerrando el círculo alrededor de la especie oculta entre el bosque de líneas, hasta que, finalmente, solo quedaba una opción plausible.

Un conocimiento profundo de cómo funciona la espectroscopía molecular y de la química interestelar fueron las herramientas que llevaron al equipo a determinar que el catión NS+ es la especie más probable responsable de producir las líneas encontradas.

Por otro lado, en astroquímica hay mucho esfuerzo de laboratorio cuya finalidad es validar los resultados de los modelos teóricos y los datos observados con los telescopios. Para confirmar que era posible que el NS+ estuviera en tantos entornos diferentes, el “Laboratorio de Física de Láseres, Átomos y Moléculas” (CNRS y Universidad de Lille, Francia) llevó a cabo varios experimentos para reproducir el NS+.

La información obtenida, aplicando técnicas de espectroscopía, corroboró coincidencias plenas tanto con los datos observacionales como con los modelos teóricos: nuestros “detectives moleculares” habían dado con una nueva especie molecular en el espacio.

Notas

[Nota escrita a posteriori] Gracias a César Tomé (@EDocet), que me recuerda que la química más purista y la astroquímica andan a veces con nomenclaturas distintas (por no decir “a la gresca”). Me comunica que “hay más de un sulfuro de nitrógeno (¿o son nitruros de azufre?)” y me recomienda que lo denomine monosulfuro de mononitrógeno. Gracias, maestro. :)

[1] El catión NS+ ha sido completamente caracterizado a través de tres transiciones rotacionales, una de ellas con estructura hiperfina, característica de una molécula con un átomo con spin 1.

[2] Aunque presente en muy variados entornos, al parecer no está en otros como, por ejemplo, los núcleos calientes de Orión-KL o la estrella evolucionada IRC+10216.

Imágen:

NS+. Fuente: KIDA, Kinetic Database for Astrochemistry.

Más información:

Este trabajo se ha presentado en el artículo científico “Discovery of the ubiquitous cation NS+ in space confirmed by laboratory spectroscopy” y sus autores son J. Cernicharo (Grupo de Astrofísica Molecular (ICMM-CSIC)/ Grupo de Astrofísica Molecular, Departamento de procesos atómicos, moleculares y en superficies (IFF-CSIC)); B. Lefloch (Universidad Grenoble Alpes, Francia); M. Agúndez (Grupo de Astrofísica Molecular (ICMM-CSIC)/ Grupo de Astrofísica Molecular, (IFF-CSIC)); S. Bailleux (Laboratorio de Física de Láseres, Átomos y Moléculas, CNRS, Universidad de Lille, Francia); L. Margulès (Laboratorio de Física de Láseres, Átomos y Moléculas, CNRS, Universidad de Lille, Francia); E. Roueff (LERMA, Observatorio de París, PSL Research University, CNRS, Universidad de la Sorbona, Francia); R. Bachiller (Observatorio Astronómico Nacional (OAN, IGN)); N. Marcelino (Grupo de Astrofísica Molecular (ICMM-CSIC)/ Grupo de Astrofísica Molecular (IFF-CSIC)); B. Tercero (Grupo de Astrofísica Molecular (ICMM-CSIC)/ Observatorio Astronómico Nacional (OAN, IGN)); C. Vastel (IRAP, Universidad de Toulouse, CNRS, UPS, CNES, Francia); E. Caux (IRAP, Universidad de Toulouse, CNRS, UPS, CNES, Francia).


Naukas

Contactenos

Envíenos Su Consulta o Problema Para Resolver Sus Dudas. Direccion : Calle Rio Tambo N° 328-A, distrito de Pueblo Libre, Lima, Perú.

X
Contactenos