Acredita-se que muito do carbono no espaço exista na forma de grandes moléculas chamadas de hidrocarbonetos aroma¡ticos polica­clicos (PAHs). Desde a década de 1980, evidaªncias circunstanciais indicam que essas moléculas são abundantes no Espaço, mas não foram observadas diretamente.

Agora, uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor assistente do MIT Brett McGuire identificou dois PAHs distintos em um pedaço de espaço chamado Taurus Molecular Cloud (TMC-1). Acreditava-se que os PAHs se formavam com eficiência apenas em altas temperaturas - na Terra, eles ocorrem como subprodutos da queima de combusta­veis fa³sseis e também são encontrados em marcas de carva£o em alimentos grelhados. Mas a nuvem interestelar onde a equipe de pesquisa as observou ainda não começou a formar estrelas, e a temperatura estãocerca de 10 graus acima do zero absoluto.

Essa descoberta sugere que essas moléculas podem se formar em temperaturas muito mais baixas do que o esperado e pode levar os cientistas a repensar suas suposições sobre o papel da química do PAH na formação de estrelas e planetas, dizem os pesquisadores.

"O que torna a detecção tão importante éque não apenas confirmamos uma hipa³tese que estãosendo formulada há30 anos, mas agora podemos olhar para todas as outras moléculas nesta única fonte e perguntar como elas estãoreagindo para formar os PAHs estamos vendo, como os PAHs que estamos vendo podem reagir com outras coisas para possivelmente formar moléculas maiores e quais implicações isso pode ter para a nossa compreensão do papel das moléculas de carbono muito grandes na formação de planetas e estrelas ", diz McGuire, quem éo autor saªnior do novo estudo.

Michael McCarthy, diretor associado do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, éoutro autor saªnior do estudo, que aparece hoje na Science . A equipe de pesquisa também inclui cientistas de várias outras instituições, incluindo a University of Virginia, o National Radio Astronomy Observatory e o Goddard Space Flight Center da NASA.

A partir da década de 1980, os astrônomos usaram telesca³pios para detectar sinais infravermelhos que sugeriam a presença de moléculas aroma¡ticas, que são moléculas que normalmente incluem um ou mais ananãis de carbono. Acredita-se que cerca de 10 a 25 por cento do carbono no espaço seja encontrado nos PAHs, que contem pelo menos dois ananãis de carbono , mas os sinais infravermelhos não eram distintos o suficiente para identificar moléculas especa­ficas.

"Isso significa que não podemos nos aprofundar nos mecanismos químicos detalhados de como eles são formados, como reagem entre si ou com outras molanãculas, como são destrua­dos e todo o ciclo do carbono ao longo do processo de formação de estrelas e planetas e, eventualmente, a vida ", diz McGuire.

Embora a radioastronomia tenha sido o carro-chefe da descoberta molecular no espaço desde 1960, os radiotelesca³pios poderosos o suficiente para detectar essas grandes moléculas existem hápouco mais de uma década. Esses telesca³pios podem captar os espectros rotacionais das molanãculas, que são padraµes distintos de luz que as moléculas emitem quando caem pelo Espaço. Os pesquisadores podem então tentar combinar padraµes observados no espaço com padraµes que eles viram dessas mesmas moléculas em laboratórios na Terra.

"Depois de ter essa correspondaªncia de padra£o, vocêsabe que não hánenhuma outra molanãcula existente que poderia estar emitindo esse espectro exato. E a intensidade das linhas e a força relativa das diferentes partes do padrãodiz a vocêalgo sobre o quanto da molanãcula que existe, e quanto quente ou fria a molanãcula é", diz McGuire.

McGuire e seus colegas tem estudado o TMC-1 hávários anos porque observações anteriores revelaram que ele érico em moléculas de carbono complexas. Ha¡ alguns anos, um membro da equipe de pesquisa observou inda­cios de que a nuvem contanãm benzonitrila - um anel de seis carbonos ligado a um grupo nitrila (carbono-nitrogaªnio).

Os pesquisadores então usaram o Green Bank Telescope, o maior radiotelesca³pio diriga­vel do mundo, para confirmar a presença de benzonitrila. Em seus dados, eles também encontraram assinaturas de duas outras moléculas - os PAHs relatados neste estudo. Essas molanãculas, chamadas de 1-cianonaftaleno e 2-cianonaftaleno, consistem em dois ananãis de benzeno fundidos, com um grupo nitrila ligado a um anel.

"Detectar essas moléculas éum grande salto a  frente na astroquímica. Estamos comea§ando a conectar os pontos entre pequenas moléculas - como o benzonitrila - que existem no Espaço, aos PAHs monola­ticos que são tão importantes na astrofa­sica", disse Kelvin Lee , um pa³s-doutorado do MIT que éum dos autores do estudo.

Encontrar essas moléculas no TMC-1 frio e sem estrelas sugere que os PAHs não são apenas subprodutos de estrelas moribundas, mas podem ser montados a partir de moléculas menores.

“No lugar onde os encontramos, não háestrela, então ou eles estãosendo construa­dos no lugar ou são os restos de uma estrela morta”, diz McGuire. "Achamos que éprovavelmente uma combinação dos dois - a evidência sugere que não énem um caminho nem o outro exclusivamente. Isso énovo e interessante porque realmente não havia nenhuma evidência observacional para este caminho de baixo para cima antes."

O carbono desempenha um papel crítico na formação dos planetas, então a sugestãode que os PAHs podem estar presentes mesmo em regiaµes frias e sem estrelas do espaço pode levar os cientistas a repensar suas teorias sobre quais produtos químicos estãodisponí­veis durante a formação do planeta, diz McGuire. Como os PAHs reagem com outras molanãculas, eles podem comea§ar a formar gra£os de poeira interestelar, que são as sementes de asteroides e planetas.

"Precisamos repensar inteiramente nossos modelos de como a química estãoevoluindo, comea§ando a partir desses núcleos sem estrelas, para incluir o fato de que eles estãoformando essas grandes moléculas aroma¡ticas", diz ele.

McGuire e seus colegas planejam agora investigar mais a fundo como esses PAHs se formaram e que tipos de reações podem sofrer no espaço . Eles também planejam continuar digitalizando TMC-1 com o poderoso Telescópio Green Bank. Depois de obter essas observações da nuvem interestelar , os pesquisadores podem tentar comparar as assinaturas que encontram com os dados que geram na Terra, colocando duas moléculas em um reator e explodindo-as com quilovolts de eletricidade, quebrando-as em pedaço s e deixando-as Recombinar. Isso pode resultar em centenas de moléculas diferentes, muitas das quais nunca foram vistas na Terra.

"Precisamos continuar a ver quais moléculas estãopresentes nesta fonte interestelar, porque quanto mais sabemos sobre o inventa¡rio, mais podemos comea§ar a tentar conectar as pea§as dessa teia de reação", diz McGuire.