Bildekreditt: NRAO
Et team av forskere som bruker National Science Foundations Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT), har oppdaget to nye molekyler i en interstellar sky nær sentrum av Melkeveien. Denne oppdagelsen er GBTs første deteksjon av nye molekyler, og hjelper allerede astronomer med å bedre forstå de komplekse prosessene som store molekyler dannes i rommet.
8-atom molekylet propenal og 10-atom molekylet propanal ble oppdaget i en stor sky av gass og støv rundt 26.000 lysår unna i et område kjent som Skytten B2. Slike skyer, ofte mange lysår over, er råstoffet som nye stjerner dannes fra.
"Selv om de er veldig sjeldne etter jordens standarder, er disse interstellare skyene stedene for komplekse kjemiske reaksjoner som oppstår over hundretusener eller millioner av år," sa Jan M. Hollis fra NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. " Over tid kan det dannes flere og mer komplekse molekyler i disse skyene. For tiden er det imidlertid ingen akseptert teori som tar for seg hvordan interstellare molekyler som inneholder mer enn 5 atomer dannes. "
Så langt er rundt 130 forskjellige molekyler blitt oppdaget i interstellare skyer. De fleste av disse molekylene inneholder et lite antall atomer, og bare noen få molekyler med åtte eller flere atomer er funnet i interstellare skyer. Hver gang et nytt molekyl blir oppdaget, hjelper det å begrense dannelseskjemien og arten av interstellare støvkorn, som antas å være dannelsesstedene til mest komplekse interstellare molekyler.
Hollis samarbeidet med Anthony Remijan, også av NASA Goddard; Frank J. Lovas fra National Institute of Standards and Technology i Gaithersburg, Md .; Harald Mollendal ved Universitetet i Oslo, Norge; og Philip R. Jewell fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Green Bank, W.Va. Resultatene deres ble akseptert for publisering i Astrophysical Journal Letters.
I GBT-eksperimentet ble tre aldehydmolekyler observert og ser ut til å være relatert ved enkle hydrogentilsetningsreaksjoner, som sannsynligvis forekommer på overflaten av interstellare korn. Et aldehyd er et molekyl som inneholder aldehydgruppen (CHO): et karbonatom bundet til et hydrogenatom og dobbeltbundet til et oksygenatom; den gjenværende bindingen på det samme karbonatom binder seg til resten av molekylet.
Fra og med tidligere rapportert propynal (HC2CHO), dannes propenal (CH2CHCHO) ved å tilsette to hydrogenatomer. Ved samme prosess dannes propanal (CH3CH2CHO) fra propenal.
Etter at disse molekylene er dannet på interstellare støvkorn, kan de bli kastet ut som en diffus gass. Hvis det samler seg nok molekyler i gassen, kan de oppdages med et radioteleskop. Når molekylene roterer ende-for-ende, endrer de seg fra en rotasjonsenergitilstand til en annen, og avgir radiobølger med presise frekvenser. "Familien" av radiofrekvenser avgitt av et bestemt molekyl danner et unikt "fingeravtrykk" som forskere kan bruke for å identifisere det molekylet. Forskerne identifiserte de to nye aldehyder ved å oppdage et antall frekvenser av radioutslipp i det som kalles K-båndregionen (18 til 26 GHz) i det elektromagnetiske spekteret.
"Interstellare molekyler identifiseres ved hjelp av frekvensene som er unike for rotasjonsspekteret til hvert molekyl," sa Lovas. “Disse måles direkte på laboratoriet eller beregnes ut fra de målte dataene. I dette tilfellet brukte vi de beregnede spektralfrekvensene basert på en analyse av litteraturdataene. ”
Komplekse molekyler i rommet er av mange årsaker av interesse, inkludert deres mulige forbindelse til dannelsen av biologisk signifikante molekyler på den tidlige jord. Komplekse molekyler kan ha dannet seg på den tidlige jorden, eller de kan ha først dannet seg i interstellare skyer og blitt transportert til jordoverflaten.
Molekyler med aldehydgruppen er spesielt interessante siden flere biologisk signifikante molekyler, inkludert en familie av sukkermolekyler, er aldehyder.
"GBT kan brukes til å utforske muligheten for at en betydelig mengde prebiotisk kjemi kan forekomme i verdensrommet lenge før den forekommer på en nyopprettet planet," sier Remijan. Kometer dannes fra interstellare skyer og bombarderer kontinuerlig en nyopprettet planet tidlig i sin historie. Kratere på månen vår vitner om dette. Dermed kan kometer være leveringskjøretøyer for organiske molekyler som er nødvendige for at livet skal begynne på en ny planet. "
Laboratorieeksperimenter demonstrerer også at atomaddisjonsreaksjoner - lik de som antas å oppstå i interstellare skyer - spiller en rolle i syntese av komplekse molekyler ved å utsette is som inneholder enklere molekyler som vann, karbondioksid og metanol til ioniserende stråledoser. Dermed kan laboratorieeksperimenter nå utformes med forskjellige iskomponenter for å forsøke å produsere aldehyder observert med GBT.
”Påvisningen av de to nye aldehyder, som er relatert til en vanlig kjemisk bane kalt hydrogentilsetning, viser at evolusjon til mer komplekse arter skjer rutinemessig i interstellare skyer, og at en relativt enkel mekanisme kan bygge store molekyler ut av mindre. GBT er nå et sentralt instrument for å utforske kjemisk evolusjon i verdensrommet, sier Hollis.
GBT er verdens største fullt styrbare radioteleskop; den drives av NRAO.
”Den store diameteren og høye presisjonen til GBT gjorde det mulig for oss å studere små interstellare skyer som kan absorbere strålingen fra en lys bakgrunnskilde. Teleskopets følsomhet og fleksibilitet ga oss et viktig nytt verktøy for å studere komplekse interstellare molekyler, ”sa Jewell.
National Radio Astronomy Observatory er et anlegg fra National Science Foundation, som drives under samarbeidsavtale av Associated Universities, Inc.
Originalkilde: NRAO News Release
