Iones negativos en nubes interestelares

En el año dos mil seis se descubrieron moléculas de carbón negativamente cargadas en el espacio interestelar.  Hasta entonces se había supuesto que en el espacio interestelar solo habría moléculas cargadas positivamente.

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Por: Vicente Aboites

En el año dos mil seis se descubrieron moléculas de carbón negativamente cargadas en el espacio interestelar.  Hasta entonces se había supuesto que en el espacio interestelar solo habría moléculas cargadas positivamente.

¿Cómo sería esto posible?  El físico teórico italiano Franco A. Gianturco de la Universidad de Innsbruck en Austria desarrolló un modelo para explicar esta observación. Sus colegas del Instituto de física de iones y física aplicada de la misma Universidad se dieron a la tarea de realizar experimentos en su laboratorio para corroborar el modelo que explica la observación.

Los resultados acaban de ser publicados en la prestigiada revista Physical Review Letters (ver: Malcolm Simpson, Markus Nötzold, Tim Michaelsen, Robert Wild, Franco A. Gianturco, and Roland Wester. Influence of a supercritical electric dipole moment on the photodetachment of C3N-. Phys. Rev. Lett., 2021).

El líder del grupo de investigación en sistemas moleculares, Dr. Roland Wester, afirma lo siguiente: “Dicho de modo simple, la trampa de iones construida en nuestro laboratorio recrea las condiciones del espacio interestelar, este aparato nos permite estudiar en detalle la formación de compuestos químicos”.

En particular acaban de mostrar experimentalmente cómo se pueden formar moléculas negativas en el espacio.La idea del modelo teórico detrás del trabajo experimental realizado esta basado en la suposición, actualmente confirmada, de la existencia de estados débilmente ligados llamados “estados bipolarmente ligados” que propician el atrapamiento de electrones por moléculas lineales.

Estas moléculas tienen un momento dipolar permanente (se comportan como si fueran pequeños imanes) que incrementa la interacción a distancias relativamente grandes y por tanto la captura de electrones libres.

Algunos preguntarán ¿Qué importancia puede tener esto? De hecho, es un asunto muy importante pues las nubes interestelares son el lugar de nacimiento (o, diríamos: el pesebre) de las nuevas estrellas que es en donde se forman los elementos químicos, además de que estas nubes ocupan también un papel determinante para la formación de moléculas y por tanto para explicar el origen de la vida en nuestro planeta y en el universo.

La existencia de las estrellas, de nuestro Sol y de nosotros mismos, como seres vivos, depende en el fondo de los mecanismos que ocurren en el espacio interestelar que aquí se están tratando de explicar.  En esto radica su importancia fundamental.

En el experimento se crean moléculas formadas por tres átomos de carbón y uno de nitrógeno, entonces se ionizan e irradian con luz láser a super bajas temperaturas.  Esto se hace mientras se cambia la frecuencia de la luz hasta que la energía es suficiente para que se emita un electrón de la molécula.

Esto último utilizando el efecto foto-eléctrico descrito por Albert Einstein hace más de cien años.  Los datos obtenidos son entonces comparados con los cálculos realizados con el modelo teórico elaborado. Los resultados muestran evidencia de la existencia de estados dipolares ligados.  En palabras del Dr. Roland Wester: “Nuestra interpretación es que estos estados dipolares ligados representan una puerta de entrada para el atrapamiento de electrones libres por parte de las moléculas, lo cual contribuye a la creación de iones negativos en el espacio interestelar.  Sin este paso intermedio sería muy poco probable que los electrones se ligaran a las moléculas”.

Todo este trabajo refleja de modo claro la metodología científica aprendida desde la escuela elemental: Primeramente se tiene una observación de la naturaleza, en seguida se elabora un modelo teórico que inicialmente solo es una conjetura en principio capaz de explicar dicha observación, y finalmente se realizan experimentos cuyos resultados corroboran o refutan el modelo teórico a partir de su acuerdo o desacuerdo con las observaciones iniciales.

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