Forskere som jobber med Hubble-romteleskopet har funnet et veldig komplekst molekyl der ute i verdensrommet. Kalt Buckyballs, etter den anerkjente tenkeren Buckminster Fuller, er de et molekylært arrangement av 60 karbonatomer (C60) i en grov form som en fotballkule. Selv om det ikke er første gang disse eksotiske molekylene blir oppdaget i verdensrommet, er det første gang Buckyball-ioner er funnet.
Buckyballs (aka Buckminsterfullerenes) ble funnet i Interstellar Medium (ISM,) den diffuse materien og strålingen som finnes i mellom solsystemer. Siden ISM er den slags grunnleggende materie som stjerner og planeter til slutt danner, er astronomene virkelig interessert i det. Å forstå innholdet i ISM kaster lys over fremveksten av stjerner, planeter og til slutt livet selv.
”Bekreftelsen vår på C60+ viser akkurat hvor kompleks astrokjemi kan få, selv i laveste tetthet, sterkest ultrafiolettbestrålte miljøer i Galaxy. "
Martin Cordiner, hovedforfatter, Goddard Space Flight Center
Teamet bak denne oppdagelsen publiserte funnene sine i Astrophysical Journal Letters 22. april 2019. Oppgaven heter "Confirming Interstellar C60 + Using the Hubble Space Telescope." Hovedforfatter er Martin Cordiner fra det katolske universitetet i Amerika, stasjonert ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.
På jorda har forskere funnet C60 +, men det er sjelden. De har funnet det i bergarter og mineraler, og også i sot generert ved forbrenning med høy temperatur. Det er overraskende å finne den ioniserte (elektrisk ladede) formen av C60 + i ISM, fordi det er et så tøft miljø.
C60 + i rommet ioniseres av stjerner. Det ultrafiolette lyset fra stjernene striper et elektron fra C60, som etterlater molekylet med en positiv ladning. Å finne disse komplekse karbonmolekylene i verdensrommet er et skritt mot en mer fullstendig katalog over saken i det interstellare mediet.
Life: The Ultimate Chemical Complexity
"Den diffuse ISM ble historisk sett på som for tøff og tøff miljø for at det skulle oppstå betydelige mengder av store molekyler," sa hovedforfatter Cordiner i en pressemelding. “Før deteksjonen av C60, de største kjente molekylene i rommet var bare 12 atomer i størrelse. Bekreftelsen vår på C60+ viser akkurat hvor kompleks astrokjemi kan få, selv i laveste tetthet, sterkest ultrafiolettbestrålte miljøer i Galaxy. "
"På noen måter kan livet betraktes som det ypperste innen kjemisk kompleksitet."
Martin Cordiner, hovedforfatter, Goddard Space Flight Center
Karbon er nøkkelen til livet, så langt vi vet. Det er rikelig, og det kan danne unike og mangfoldige forbindelser. Karbon kan danne store molekyler kalt polymerer ved vanlige jordtemperaturer. Polymerer er en familie av molekyler med et bredt spekter av egenskaper som spiller sentrale roller i levende vev som proteiner og DNA. Det er vanskelig å forestille seg livet uten karbon.
Siden livet er basert på karbonholdige molekyler, er det å finne komplekse karbonmolekyler som C60 + i verdensrommet en spennende oppdagelse. "På noen måter kan livet betraktes som det ypperste innen kjemisk kompleksitet," sa Cordiner. “Tilstedeværelsen av C60 demonstrerer utvetydig et høyt nivå av kjemisk kompleksitet iboende i romfartsmiljøer, og peker mot en sterk sannsynlighet for at andre ekstremt komplekse, karbonholdige molekyler oppstår spontant i rommet. "
Nøkkelen til å finne C60 + i ISM er det som kalles Diffuse Interstellar Bands (IDBs.)
De primære materialene i ISM er de vanlige mistenkte: hydrogen og helium. Men det er mange andre uidentifiserte komplekse molekyler i ISM, og den eneste måten å finne dem på er å studere stjernelyset som går gjennom dem.
Ulike elementer og forbindelser i ISM kan blokkere eller absorbere bestemte bølgelengder til stjernelyset. Ved hjelp av spektrometri kan forskere dele lys i sine forskjellige bølgelengder og undersøke det. Ved å gjøre det, kan de nøyaktig oppdage hvilke bølgelengder som er fraværende, og trekke fra kjemikaliene som er ansvarlige.
Ute i ISM kan dette være vanskelig. Der ute dekker absorpsjonsmønstrene avslørt av spektrometri et mye bredere lysområde, hvorav noen er helt annerledes enn det man ser på Jorden. Disse mønstrene kalles Diffuse Interstellar Bands, og de ble først oppdaget i 1922 av den amerikanske astronomen Mary Lea Heger.
Problemet er, for å identifisere naturen til en DIB i verdensrommet, må den samsvares med en som er sett på et laboratorium. Men det er millioner av forskjellige molekylstrukturer og deres tilknyttede DIB-er, så det vil ta levetider å identifisere dem alle.
”I dag er mer enn 400 DIB-er kjent, men (bortsett fra de få som nylig er tilskrevet C60+), har ingen blitt identifisert definitivt, sier Cordiner. ”Til sammen indikerer utseendet til DIBs tilstedeværelsen av en stor mengde karbonrike molekyler i verdensrommet, hvorav noen til slutt kan delta i kjemien som gir liv. Sammensetningen og egenskapene til dette materialet vil imidlertid forbli ukjent før de gjenværende DIB-ene er tildelt. ”
Forskere har brukt tiår på å prøve å finne presise laboratoriekamper for DIB-er.
De ærverdige Hubble Spots Buckyballs
Det er her det ærverdige Hubble-romteleskopet kommer inn.
Teamet bak denne nye forskningen sammenlignet C60 + absorpsjonsmønster i laboratoriet med DIB-er som Hubble observerte i det interstellare mediet. Laboratoriet DIB-arbeidet ble utført av et annet team fra University of Basel, i Sveits. Hubble kunne observere C60 + absorpsjonsdataene fra abboren sin i bane, der vanndampen i jordens atmosfære ikke kan blokkere dem. Likevel måtte teamet skyve romteleskopet utover dets følsomhetsgrenser.
Oppdagelsen av Buckyball-ioner i verdensrommet har laget fyrt opp for mer. Tenkningen går, hvis disse komplekse karbonmolekylene er til stede der ute i ISM, er det da andre? For å finne ut av dette, er det nødvendig med mer laboratoriearbeid med andre komplekse karbonmolekyler, for å identifisere deres DIB-er, slik at de kan matches med fremtidige observasjoner av ISM.
Foreløpig ønsker teamet bak denne studien å fortsette å se etter Buckyballs i verdensrommet, for å se hvor vanlige de er. Lederforfatter Cordiner mener at basert på deres funn så langt, er C60 + utbredt i galaksen.
Hva det betyr for utseendet og evolusjonen av livet på jorden og andre steder er oppe i luften, men det er en spennende undersøkelseslinje.
Kilder:
- Pressemelding: Hubble finner små “elektriske fotballkuler” i verdensrommet, hjelper med å løse Interstellar Mystery
- Forskningsartikkel: Bekrefte Interstellar C60 + Bruke Hubble-romteleskopet
- Wikipedia-oppføring: Mellomliggende medium
- Wikipedia-oppføring: karbon
