Astronomen hadden een mysterie in hun handen. Waar ze ook keken, van binnen de Melkweg naar verre sterrenstelsels, ze zagen een raadselachtige gloed van infrarood licht. Dit zwakke kosmische licht, die zich presenteert als een reeks pieken in het infraroodspectrum, geen gemakkelijk herkenbare bron had. Het leek los te staan ​​van enig herkenbaar kosmisch kenmerk, als gigantische interstellaire wolken, stervormingsgebieden, of supernovaresten. Het was alomtegenwoordig en een beetje verbijsterend.

De waarschijnlijke boosdoener, wetenschappers concludeerden uiteindelijk, was de intrinsieke infraroodemissie van een klasse van organische moleculen die bekend staat als polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's), die, wetenschappers zouden later ontdekken, zijn verbazingwekkend talrijk; bijna 10 procent van alle koolstof in het universum zit vast in PAK's.

Ondanks dat, als een groep, PAK's leken het antwoord op dit mysterie, geen van de honderden PAK-moleculen waarvan bekend is dat ze bestaan, was ooit definitief gedetecteerd in de interstellaire ruimte.

Nieuwe gegevens van de Green Bank Telescope (GBT) van de National Science Foundation laten zien, Voor de eerste keer, de overtuigende radiovingerafdrukken van een naaste neef en chemische voorloper van PAK's, het molecuul benzonitril (C6H5CN). Deze detectie kan eindelijk het "rokende pistool" opleveren dat PAK's inderdaad door de interstellaire ruimte zijn verspreid en verantwoordelijk zijn voor het mysterieuze infraroodlicht dat astronomen hadden waargenomen.

De resultaten van deze studie worden vandaag gepresenteerd op de 231e bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS) in Washington, gelijkstroom, en gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

Het wetenschappelijke team, onder leiding van scheikundige Brett McGuire van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Charlottesville, Virginia, detecteerde de veelbetekenende radiosignatuur van dit molecuul afkomstig van een nabijgelegen stervormende nevel die bekend staat als de Taurus Molecular Cloud 1 (TCM-1), die ongeveer 430 lichtjaar van de aarde verwijderd is.

"Deze nieuwe radiowaarnemingen hebben ons meer inzichten gegeven dan infraroodwaarnemingen kunnen bieden, " zei McGuire. "Hoewel we polycyclische aromatische koolwaterstoffen nog niet direct hebben waargenomen, we begrijpen hun chemie vrij goed. We kunnen nu de chemische broodkruimels volgen van eenvoudige moleculen zoals benzonitril tot deze grotere PAK's."

Hoewel benzonitril een van de eenvoudigste zogenaamde aromatische moleculen is, het is in feite het grootste molecuul dat ooit door radioastronomie is gezien. Het is ook de eerste 6-atoom aromatische ring (een hexagonale reeks koolstofatomen vol met waterstofatomen) molecuul ooit gedetecteerd met een radiotelescoop.

Hoewel aromatische ringen alledaags zijn in moleculen die we hier op aarde zien (ze zijn te vinden in alles, van voedsel tot medicijnen), dit is het eerste ringmolecuul dat ooit in de ruimte is gezien met radioastronomie. Dankzij de unieke structuur konden de wetenschappers de kenmerkende radiosignatuur ontmaskeren, wat de "gouden standaard" is bij het bevestigen van de aanwezigheid van moleculen in de ruimte.

Terwijl moleculen tuimelen in het bijna vacuüm van de interstellaire ruimte, ze geven een onderscheidende signatuur af, een reeks veelbetekenende pieken die in het radiospectrum verschijnen. Grotere en complexere moleculen hebben een overeenkomstig complexere signatuur, waardoor ze moeilijker te detecteren zijn. PAK's en andere aromatische moleculen zijn nog moeilijker te detecteren omdat ze zich doorgaans vormen met zeer symmetrische structuren.

Om een ​​duidelijke radiovingerafdruk te produceren, moleculen moeten enigszins asymmetrisch zijn. Moleculen met meer uniforme structuren, zoals veel PAK's, kan zeer zwakke handtekeningen hebben of helemaal geen handtekening..

Dankzij de scheve chemische opstelling van benzonitril konden McGuire en zijn team negen verschillende pieken in het radiospectrum identificeren die overeenkomen met het molecuul. Ze konden ook de extra effecten van stikstofatoomkernen op de radiosignatuur waarnemen.

"Het bewijs dat de GBT ons toestond om te verzamelen voor deze detectie is ongelooflijk, " zei McGuire. "Terwijl we op zoek zijn naar nog grotere en interessantere moleculen, we hebben de gevoeligheid van de GBT nodig, die unieke mogelijkheden heeft als een kosmische moleculedetector."