Nuevos hallazgos de radicales de azufre en TMC-1

TMC-1 es una zona en el espacio donde los científicos estudian las moléculas que existen en nubes oscuras y frías. Recientemente, los investigadores encontraron dos nuevos tipos de radicales: NC S y HC S. Los radicales son moléculas que tienen un electrón desapareado, lo que los hace muy reactivos. Estos descubrimientos se hicieron usando una encuesta especial llamada la encuesta de líneas QUIJOTE, que hace observaciones detalladas del área.

Los hallazgos muestran que la cantidad de estos radicales en TMC-1 es significativa. Los investigadores midieron la abundancia de NC S en aproximadamente 1.4 por 10 a la 12 moléculas por centímetro cuadrado, mientras que HC S se encontró en alrededor de 1.5 por 10 a la 12 moléculas por centímetro cuadrado. También buscaron otra molécula llamada NCCS, pero solo encontraron algunas señales que sugerían su presencia, lo que significa que no pudieron confirmar su abundancia.

Aunque buscaron versiones más largas de estos radicales, no encontraron evidencia de ellas en los datos recogidos. El modelo químico que usaron mostró que las reacciones que crean HC S y NC S no coinciden con las cantidades observadas. Encontraron que ciertas reacciones que involucran Azufre e hidrógeno contribuyen a la formación de estos radicales, pero también se destruyen rápidamente cuando reaccionan con otros átomos neutros.

#Importancia del Azufre en el Espacio

En los últimos años, los científicos han aprendido mucho sobre moléculas que contienen azufre en TMC-1. Antes de esta investigación, se habían encontrado un número limitado de moléculas de azufre, como CS, CCS y CCCS. Estas moléculas se encuentran en nubes oscuras y frías, y su abundancia a menudo se ve afectada por cuánto azufre hay disponible y cuán sensibles son las técnicas de medición.

En TMC-1, el número de diferentes moléculas que contienen azufre ha aumentado. Gracias a la encuesta de líneas QUIJOTE, los investigadores han descubierto 14 nuevas moléculas que contienen azufre en los últimos años. Esto incluye moléculas como C S, HCCS y HCSCN. El equipo ultra-sensible usado en esta encuesta ha mejorado la capacidad de captar estas moléculas de baja abundancia en las observaciones.

La encuesta QUIJOTE ha mejorado la comprensión de la composición química de TMC-1 y ha hecho posible identificar nuevas especies. Los investigadores están trabajando continuamente para refinar sus modelos químicos y entender cómo se forman y desaparecen estas moléculas recién detectadas.

#La Encuesta de Líneas QUIJOTE

La encuesta de líneas QUIJOTE se realiza usando un telescopio de radio de 40 metros ubicado en España. Este telescopio es operado por el Instituto Geográfico Español y tiene una alta sensibilidad para detectar señales débiles del espacio. La encuesta observa un rango de frecuencia específico, permitiendo que los científicos reúnan datos de varias moléculas.

El receptor usado en esta encuesta está diseñado para trabajar en frecuencias específicas y ayuda a captar señales de la región observada en TMC-1. Los datos recogidos durante la encuesta involucran muchas horas de observación, sumando más de 1200 horas. Las variaciones de temperatura y otros parámetros del sistema de observación son cuidadosamente monitoreados para asegurar resultados precisos.

El análisis de los datos se realiza usando software especializado que ayuda a identificar las diferentes líneas y transiciones asociadas con diversas moléculas. Al analizar las señales recibidas de TMC-1, los científicos pueden inferir la presencia y abundancia de diferentes especies.

#Observaciones de NC S

La búsqueda de la molécula NC S comenzó cuando los investigadores detectaron varias líneas asociadas a ella. Identificaron seis líneas relacionadas y confirmaron la presencia de nitrógeno en la molécula. Los hallazgos indicaron que estaban observando un radical, lo que se muestra por los números cuánticos de medio entero encontrados en las mediciones.

Las características de las líneas sugieren que NC S se comporta de manera similar a otras moléculas que ya se han identificado en TMC-1. Comparando las frecuencias observadas con datos de laboratorio, los científicos pudieron derivar constantes importantes que describen el comportamiento de la molécula.

También estimaron la densidad de columnas de NC S basándose en su intensidad observada y derivaron un valor que indica su abundancia en TMC-1.

#Búsqueda de NCCS y Cadenas Más Largas

Después de identificar NC S, los investigadores cambiaron su enfoque para buscar NCCS, una molécula relacionada. Desafortunadamente, no se encontró evidencia clara de NCCS, pero pudieron confirmar su límite superior, lo que indica que su presencia es menos probable.

El estudio de NCCS fue complejo debido a la mezcla con otras señales, lo que dificultó la confirmación. Los investigadores habían estudiado anteriormente versiones más largas de la familia NC S en entornos de laboratorio, pero no pudieron detectarlas en sus observaciones actuales.

El análisis de las transiciones esperadas de NCCS indicó que solo había señales limitadas presentes, llevando a que solo se definieran límites superiores para su abundancia.

#Observaciones de HC S

La molécula HC S ya se sabía que estaba presente en TMC-1, y su detección fue más sencilla. Las mediciones revelaron varias líneas claramente definidas, indicando que HC S estaba de hecho abundante en el área. Los investigadores midieron la densidad de columna de HC S en alrededor de 1.5 por 10 a la 12 moléculas por centímetro cuadrado.

La presencia de HC S fue confirmada basado en las características únicas encontradas en los datos. Las características que permiten su detección eran evidentes al analizar las diferentes transiciones y sus respectivas intensidades. También se calculó la relación de HC S con otras moléculas relacionadas para proporcionar una mejor comprensión de sus abundancias relativas.

#Modelos Químicos y Predicciones

Los investigadores usaron un modelo químico para entender mejor cómo HC S y NC S podrían formarse y cambiar dentro de TMC-1. Basaron sus cálculos en un modelo estándar de nubes densas y frías y usaron una red química bien establecida para entender las posibles reacciones.

Sus hallazgos mostraron un número limitado de reacciones para HC S, destacando que su formación principalmente ocurre a través de la reacción del azufre con el metano. El modelo también indicó que HC S se descompone principalmente a través de reacciones con otros átomos como oxígeno y nitrógeno.

Para NC S, se realizó un modelado similar para descubrir sus vías de formación. Los cálculos sugirieron que la formación de NC S estaría muy ligada a la abundancia de HC S, ya que actúa como un precursor de NC S. Sin embargo, los valores predichos por los modelos eran aún más bajos que las cantidades observadas, indicando una brecha en la comprensión actual.

#Conclusión

Los descubrimientos de los radicales NC S y HC S en TMC-1 han abierto nuevas avenidas para la investigación sobre la composición química del espacio. Las observaciones realizadas usando la encuesta de líneas QUIJOTE han proporcionado datos importantes que contribuyen a la comprensión del azufre en nubes oscuras y frías.

Los investigadores continúan refinando sus modelos y explorando la química involucrada en la formación y destrucción de estas moléculas. La complejidad de estas reacciones y el papel que diversas especies juegan en sus interacciones destaca la necesidad continua de estudios más detallados en el campo de la astroquímica.

Con cada nuevo hallazgo, los científicos están armando gradualmente una imagen más clara de los procesos químicos en acción en el espacio. La investigación en curso en TMC-1 y regiones similares proporcionará valiosas ideas sobre los procesos fundamentales que dan forma al universo.