Questa rappresentazione artistica mostra un dettaglio della struttura molecolare dell’Isocianato di metile. Crediti: ESO/L. Calçada
Dal luogo più arido del mondo (il deserto di Atacama) a delle baby stelle che custodiscono uno degli ingredienti chimici per sostenere la vita. Un viaggio entusiasmante tra stelle appena nate e molecole organiche, il tutto rimanendo ben saldi a terra. E’ infatti grazie alle potenti antenne del telescopio Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) dell’Eso, in Cile, che un folto gruppo di ricercatori ha trovato tracce di isocianato di metile attorno a stelle simili al Sole in una fase precoce della loro formazione. Di cosa si tratta? È una delle molecole complesse alla base della vita, altamente tossica e infiammabile, con un odore pungente di cavolo cotto (avete letto bene!).
La scoperta è il frutto del lavoro di due team di scienziati, che hanno puntato le antenne cilene verso il sistema stellare multiplo IRAS 16293-2422. A capo di uno dei due gruppi ci sono Víctor M. Rivilla dell’Istituto Nazionale di Astrofisica di Firenze, e Rafael Martín-Doménech del Centro de Astrobiología di Madrid (Spagna); a guida del secondo Niels Ligterink del Leiden Observatory (Paesi Bassi) e Audrey Coutens dell’University College London (Regno Unito).
L’immagine mostra la spettacolare regione di formazione stellare in cui è stato trovato l’isocianato di metile, la cui struttura molecolare è mostrata nell’inserto. Crediti: ESO/Digitized Sky Survey 2/L. Calçada
La molecola di isocianato di metile (CH3NCO) è stata osservata a lunghezze d’onda diverse. L’equipe guidata da Rafael Martín-Doménech ha usato dati della protostella ottenuti in un vasto intervallo di lunghezze d’onda nelle Bande 3, 4 e 6 di Alma. Il secondo gruppo ha usato, invece, i dati della survey PILS (Protostellar Interferometric Line Survey) di Alma, il cui scopo è di mappare la complessità chimica di IRAS 16293-2422 con immagini dell’intera Banda 7 di Alma a scale più piccole. Il sistema in questione è ricco di ingredienti chimici che potrebbero portare alla vita: nel 2012 Alma ha trovato molecole di uno zucchero semplice, la glicolaldeide.
«Siamo entusiasti del risultato raggiunto, perché queste protostelle sono molto simili al Sole all’inizio della sua vita, e le condizioni sono adatte alla formazione di pianeti di tipo terrestre (roccioso, ndr). Avendo trovato molecole prebiotiche in questo sistema, possiamo comprendere meglio come la vita abbia avuto inizio sul nostro pianeta», hanno commentato Martín-Doménech e Rivilla. «Questa molecola – ha aggiunto il giovane ricercatore dell’Inaf – è importante per la creazione di legami peptidici, necessari per la formazione delle proteine. Il nostro modello chimico ci dice che questa molecola prebiotica si forma sia sulla superficie dei grani di polvere che circondano la protostella, che in fase gassosa, quando la maggior parte delle molecole evaporano a causa del riscaldamento della stella appena nata».
Questa panoramica mostra la spettacolare regione di nubi scure e brillanti che appartengono alla regione di formazione stellare nella costellazione di Ofiuco. Questa immagine è stata ottenuta a partire dai dati della DSS2 (Digitized Sky Survey 2). Crediti: ESO/Digitized Sky Survey 2
IRAS 16293-2422 è un sistema di stelle molto giovani, si trova a circa 400 anni luce da noi nella zona di formazione stellare Rho Ophiuchi (costellazione dell’Ofiuco). Dai dati raccolti con ALMA si evince che l’isocianato di metile in forma gassosa circonda tutte le giovani stelle. Le impronte chimiche di questa molecola sono state rilevate nelle calde e dense regioni interne dell’involucro di polvere e gas che circonda le stelle nelle prime fasi di formazione. Ciascuno dei due gruppi ha analizzato gli spettri della luce della protostella per determinarne la composizione chimica, isolando le impronte chimiche della molecola organica complessa. I ricercatori hanno poi creato dei modelli numerici eseguendo esperimenti in laboratorio. Grazie a esperimenti criogenici a vuoto spinto nel laboratorio di Leida, gli scienziati guidati da Ligterink hanno provato che la molecola si può formare a temperature molto basse, arrivando fino a 15 Kelvin (-258 gradi Celsius).
«Lo studio delle molecole complesse in sistemi stellari giovani è uno degli obiettivi più affascinanti di Alma. L’Italia e l’Inaf si stanno impegnando in quest’area con risultati molto significativi, sia per i risultati scientifici che per lo sviluppo di nuove tecnologie per il futuro potenziamento di Alma», ha spiegato Leonardo Testi, ricercatore presso l’Eso in Germania e l’Istituto Nazionale di Astrofisica di Firenze. «La ricerca delle molecole complesse con Alma in Italia è finanziata dal Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca tramite il progetto premiale iAlma. Grazie a iAlma, Inaf, con le strutture dell’Istituto Nazionale di Astrofisica di Bologna e di Firenze, sta anche dando un contributo fondamentale per lo sviluppo di un nuovo ricevitore per Alma, uno degli scopi principali è proprio quello di studiare la formazione delle molecole complesse e prebiotiche», ha concluso.
L’isocianato di metile, nello spazio, è quindi uno dei più promettenti traccianti per individuare ambienti potenzialmente favorevoli allo sviluppo di forme di vita. Ma qui, sulla Terra, questo composto è tristemente legato in epoche recenti a un drammatico evento, il disastro di Bhopal (ricordato anche in un celebre spettacolo di Marco Paolini): il 3 dicembre 1984 morirono circa 8 mila persone a causa di una fuga di questa sostanza tossica in seguito ad un gravissimo incidente in un impianto industriale di Bhopal (in India).
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Per saperne di più:
Questo lavoro è stato presentato in due diversi articoli, entrambi pubblicati nello stesso numero della rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society:
- “First Detection of Methyl Isocyanate (CH3NCO) in a solar-type Protostar” di R. Martín-Doménech (Centro de Astrobiología, Spagna), V. M. Rivilla (INAF/Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), I. Jiménez-Serra (Queen Mary University of London, Regno Unito), D. Quénard (Queen Mary University of London, Regno Unito), L. Testi (INAF/Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia; ESO, Garching, Germania; Excellence Cluster “Universe”, Germania) e J. Martín-Pintado (Centro de Astrobiología, Spagna);
- “The ALMA-PILS survey: Detection of CH3NCO toward the low-mass protostar IRAS 16293-2422 and laboratory constraints on its formation”, di N. F. W. Ligterink (Sackler Laboratory for Astrophysics, Leiden Observatory, Paesi Bassi), A. Coutens (University College London, Regno Unito), V. Kofman (Sackler Laboratory for Astrophysics, Paesi Bassi), H. S. P. Müller (Universität zu Köln, Germania), R. T. Garrod (University of Virginia, USA), H. Calcutt (Niels Bohr Institute & Natural History Museum, Danimarca), S. F. Wampfler (Center for Space and Habitability, Svizzera), J. K. Jørgensen (Niels Bohr Institute & Natural History Museum, Danimarca), H. Linnartz (Sackler Laboratory for Astrophysics, Paesi Bassi) e E. F. van Dishoeck (Leiden Observatory, Paesi Bassi; Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Germania).
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