Uma nova pesquisa do grupo do professor Brett McGuire do MIT revelou a presença de uma molécula até então desconhecida no espaço. O artigo de acesso aberto da equipe, “ Espectro Rotacional e Primeira Detecção Interestelar de 2-Metoxietanol Usando Observações ALMA de NGC 6334I ”, foi publicado na edição de 12 de abril do The Astrophysical Journal Letters.

Zachary TP Fried , estudante de pós-graduação do grupo McGuire e autor principal da publicação, trabalhou para montar um quebra-cabeça composto de peças coletadas em todo o mundo, estendendo-se além do MIT até França, Flórida, Virgínia e Copenhague, para alcançar esse objetivo emocionante, a descoberta. 

“Nosso grupo tenta entender quais moléculas estão presentes em regiões do espaço onde estrelas e sistemas solares eventualmente tomarão forma”, explica Fried. “Isto permite-nos compreender como a química evolui juntamente com o processo de formação de estrelas e planetas. Fazemos isso observando os espectros rotacionais das moléculas, os padrões únicos de luz que elas emitem à medida que se movimentam no espaço. Esses padrões são impressões digitais (códigos de barras) de moléculas. Para detectar novas moléculas no espaço, primeiro devemos ter uma ideia de qual molécula queremos procurar, depois podemos registar o seu espectro no laboratório aqui na Terra e, finalmente, procurar esse espectro no espaço usando telescópios.”

O Grupo McGuire começou recentemente a utilizar o aprendizado de máquina para sugerir boas moléculas-alvo a serem pesquisadas. Em 2023, um desses modelos de aprendizado de máquina sugeriu que os pesquisadores visassem uma molécula conhecida como 2-metoxietanol. 

“Existem várias moléculas 'metoxi' no espaço, como éter dimetílico, metoximetanol, éter etilmetílico e formato de metila, mas o 2-metoxietanol seria o maior e mais complexo já visto”, diz Fried. Para detectar esta molécula usando observações de radiotelescópio, o grupo primeiro precisou medir e analisar seu espectro rotacional na Terra. Os pesquisadores combinaram experimentos da Universidade de Lille (Lille, França), do New College of Florida (Sarasota, Flórida) e do laboratório McGuire do MIT para medir esse espectro em uma região de banda larga de frequências que vão desde micro-ondas até submilimétrico. regimes de ondas (aproximadamente 8 a 500 gigahertz). 

Os dados obtidos a partir destas medições permitiram uma busca pela molécula usando observações do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) em direção a duas regiões distintas de formação de estrelas: NGC 6334I e IRAS 16293-2422B. Membros do grupo McGuire analisaram estas observações do telescópio juntamente com investigadores do Observatório Nacional de Radioastronomia (Charlottesville, Virgínia) e da Universidade de Copenhague, na Dinamarca. 

“No final das contas, observamos 25 linhas rotacionais de 2-metoxietanol que se alinharam com o sinal molecular observado em direção a NGC 6334I (o código de barras correspondeu!), resultando assim em uma detecção segura de 2-metoxietanol nesta fonte”, diz Fried. “Isso nos permitiu derivar parâmetros físicos da molécula em direção ao NGC 6334I, como sua abundância e temperatura de excitação. Também permitiu uma investigação das possíveis vias de formação química a partir de precursores interestelares conhecidos.”

Descobertas moleculares como esta ajudam os investigadores a compreender melhor o desenvolvimento da complexidade molecular no espaço durante o processo de formação estelar. O 2-metoxietanol, que contém 13 átomos, é bastante grande para os padrões interestelares — em 2021, apenas seis espécies maiores que 13 átomos foram detectadas fora do sistema solar, muitas delas pelo grupo de McGuire, e todas elas existindo como estruturas aneladas.  

“Observações contínuas de moléculas grandes e subsequentes derivações de suas abundâncias nos permitem avançar nosso conhecimento sobre a eficiência com que moléculas grandes podem se formar e por quais reações específicas elas podem ser produzidas”, diz Fried. “Além disso, como detectamos esta molécula em NGC 6334I, mas não em IRAS 16293-2422B, tivemos uma oportunidade única de analisar como as diferentes condições físicas destas duas fontes podem estar a afetar a química que pode ocorrer.”