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| "Moléculas de azúcar en el gas que rodea a una joven estrella similar al Sol" por European Southern Observatory está licenciado con CC BY 2.0. |
Las nubes interestelares son los lugares de nacimiento de nuevas estrellas, pero también desempeñan un papel importante en los orígenes de la vida en el Universo a través de regiones de polvo y gas en las que se forman compuestos químicos. El grupo de investigación Sistemas Moleculares, dirigido por el premio ERC Roland Wester en el Instituto de Física de Iones y Física Aplicada de la Universidad de Innsbruck, se ha propuesto comprender mejor el desarrollo de las moléculas elementales en el espacio.
"En pocas palabras, nuestra trampa de iones nos permite recrear las condiciones del espacio en nuestro laboratorio", explica Roland Wester. "Este aparato nos permite estudiar con detalle la formación de compuestos químicos". Los científicos que trabajan con Roland Wester han encontrado ahora una explicación de cómo se forman las moléculas con carga negativa en el espacio.
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| Los físicos Roland Wester (izquierda) y Malcolm Simpson (derecha) demuestran cómo los estados de unión dipolar permiten la formación de iones negativos en las nubes interestelares. Crédito: Bryan Goff en Unsplash / AG Wester |
Una idea construida sobre bases teóricas
Antes del descubrimiento de las primeras moléculas de carbono con carga negativa en el espacio en 2006, se suponía que las nubes interestelares solo contenían iones con carga positiva. Desde entonces, ha sido una cuestión abierta cómo se forman los iones con carga negativa. El teórico italiano Franco A. Gianturco, que trabaja como científico en la Universidad de Innsbruck desde hace ocho años, desarrolló hace unos años un marco teórico que podría ofrecer una posible explicación. La existencia de estados débilmente ligados, los llamados estados ligados por dipolos, debería potenciar la unión de los electrones libres a las moléculas lineales. Estas moléculas tienen un momento dipolar permanente que refuerza la interacción a una distancia relativamente grande del núcleo neutro y potencia la tasa de captura de los electrones libres.
Observación de estados ligados a dipolos en el laboratorio
En su experimento, los físicos de Innsbruck crearon moléculas formadas por tres átomos de carbono y uno de nitrógeno, las ionizaron y las bombardearon con luz láser en la trampa de iones a temperaturas extremadamente bajas. Cambiaron continuamente la frecuencia de la luz hasta que la energía fue lo suficientemente grande como para expulsar un electrón de la molécula.
Albert Einstein describió este llamado efecto fotoeléctrico hace 100 años. Un análisis en profundidad de los datos de las mediciones realizado por el investigador Malcolm Simpson, del programa de formación doctoral Átomos, luz y moléculas de la Universidad de Innsbruck, ha arrojado finalmente luz sobre este fenómeno tan difícil de observar. La comparación de los datos con un modelo teórico proporcionó por fin pruebas claras de la existencia de estados ligados a dipolos.
"Nuestra interpretación es que estos estados ligados a dipolos representan una especie de puerta para la unión de electrones libres a las moléculas, contribuyendo así a la creación de iones negativos en el espacio", afirma Roland Wester. "Sin este paso intermedio, sería muy improbable que los electrones se unieran realmente a las moléculas".
Fuentes, créditos y referencias:
Referencia: "Influence of a Supercritical Electric Dipole Moment on the Photodetachment of C3N-" por Malcolm Simpson, Markus Nötzold, Tim Michaelsen, Robert Wild, Franco A. Gianturco y Roland Wester, 19 de julio de 2021, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.043001
Traido gracias a SciTechDaily