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Un grupo de científicos liderados desde el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) ha descubierto un nuevo mecanismo para aclarar la presencia de hidrocarburos policíclicos aromáticos, conocidos como PAH, en el medio estelar. Para realizar la investigación se han combinando observaciones astronómicas y técnicas avanzadas de nanotecnología.
Investigadores del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y otros centros han encontrado una explicación alternativa a las existentes para explicar la presencia en el medio estelar de hidrocarburos policíclicos aromáticos o PAH.
Estas grandes moléculas basadas en el carbono se originan por la acumulación de hidrocarburos más pequeños. En la Tierra podemos encontrarlos tanto en combustibles fósiles (petróleo, carbón) como en los productos de su combustión.
El estudio se publica en la revista Nature Communications. Uno de sus autores, José Cernicharo, del CAB, comenta que existen diversas teorías científicas que sostienen que estas moléculas son clave para comprender el origen de la vida en la Tierra.
Los PAH poseen un espectro infrarrojo característico que permitió su descubrimiento en el Medio Interestelar. Aunque se han detectado de forma rutinaria fuera de la Tierra, tanto su formación como su enorme abundancia en el espacio continúan siendo un misterio.
Los investigadores han propuesto un mecanismo alternativo y eficiente para producir PAH a través de la interacción de hidrógeno atómico con granos de polvo formados por carburo de silicio (SiC), que son muy abundantes en el espacio. Se forman en la cercanía de las envolturas circunestelares de estrellas gigantes rojas, a una distancia entre 1 y 5 radios estelares (un zona comparable en tamaño a la órbita de Jupiter), a una temperatura aproximada de 1.800-2.500 ºC.
Estas altas temperaturas hacen que el carbono de los granos de polvo de la superficie del SiC se organice en capas de grafito, conocidas como grafeno. La intensa radiación de la estrella empuja los granos de polvo a zonas externas más frías de la envoltura circunestelar, a una distancia entre 5 y 20 radios estelares, donde la temperatura es de unos 600-1.200 grados centígrados aproximadamente.
José A. Martín-Gago, investigador del ICMM, explica que es en ese momento cuando nuestros experimentos muestran que el hidrógeno atómico actúa sobre la superficie de los granos de polvo arrancando trozos de la capa grafítica externa y liberando PAHs, o especies moleculares más pequeñas, que son expulsados al espacio.
Estos experimentos se han realizado en máquinas de ultra alto vacío, donde se han reproducido las condiciones del entorno espacial. Este proceso se ha caracterizado el proceso utilizando potentes microscopios de efecto túnel y técnicas de análisis de superficies combinadas con modelos computacionales.
Cernicharo señala que el buen acuerdo obtenido entre los experimentos de laboratorio y el análisis de datos astrofísicos indica que las técnicas de ciencia de superficies "abren la puerta a investigar y modelizar otros procesos asociados con las partículas de polvo del medio interestelar".
Finalmente, sugiere que potenciar las áreas multidisciplinares, cómo la astrofísica molecular y la nanotecnología, dónde la física y la química se confunden, sería una manera muy eficiente de llegar a comprender los procesos astrofísicos que dan lugar a la formación de estrellas y planetas y, eventualmente, a la vida.
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