Obrazový kredit: NRAO
Tím vedcov využívajúci teleskop Green Bank Telescope (GBT) Roberta C. Byrda Národnej vedeckej nadácie objavil dve nové molekuly v medzihviezdnom oblaku blízko centra galaxie Mliečna dráha. Tento objav je prvou detekciou nových molekúl GBT a už pomáha astronómom lepšie porozumieť zložitým procesom, ktoré sa vo vesmíre vytvárajú veľké molekuly.
Propenál s 8 atómami a propanal s 10 atómami boli detegované vo veľkom oblaku plynu a prachu vzdialenom asi 26 000 svetelných rokov v oblasti známej ako Strelec B2. Takéto oblaky, často siahajúce mnoho svetelných rokov, sú surovinou, z ktorej vznikajú nové hviezdy.
"Hoci sú medzihviezdne oblaky veľmi zriedkavé podľa pozemských štandardov, sú miestom zložitých chemických reakcií, ku ktorým dochádza v priebehu stotisíc alebo miliónov rokov," uviedol Jan M. Hollis z Goddard Space Flight Center v Greenbelt, Md. “ V priebehu času sa v týchto oblakoch môžu vytvárať stále komplexnejšie molekuly. V súčasnosti však neexistuje akceptovaná teória zaoberajúca sa tvorbou medzihviezdnych molekúl obsahujúcich viac ako 5 atómov. “
Doteraz bolo v medzihviezdnych oblakoch objavených asi 130 rôznych molekúl. Väčšina z týchto molekúl obsahuje malý počet atómov a iba niekoľko molekúl s ôsmimi alebo viacerými atómami bolo nájdených v medzihviezdnych oblakoch. Zakaždým, keď sa objaví nová molekula, pomáha to obmedziť formovaciu chémiu a povahu zŕn medzihviezdneho prachu, o ktorých sa predpokladá, že sú miestami vzniku najzložitejších medzihviezdnych molekúl.
Hollis spolupracoval s Anthony Remijanom, tiež Goddardom NASA; Frank J. Lovas z Národného inštitútu pre normy a technológie v Gaithersburgu, Md .; Harald Mollendal z University of Oslo, Nórsko; a Philip R. Jewell z Národného rádiového observatória (NRAO) v Green Bank, W.Va. Ich výsledky boli akceptované na uverejnenie v Astrofyzikálnom liste.
V experimente GBT boli pozorované tri aldehydové molekuly a zdá sa, že sú spojené jednoduchými reakciami na pridávanie vodíka, ktoré sa pravdepodobne vyskytujú na povrchu medzihviezdnych zŕn. Aldehyd je molekula, ktorá obsahuje aldehydovú skupinu (CHO): atóm uhlíka jednotlivo viazaný na atóm vodíka a dvakrát viazaný na atóm kyslíka; zvyšná väzba na rovnakom atóme uhlíka sa viaže na zvyšok molekuly.
Počínajúc skôr uvedeným propynom (HC2CHO), propenal (CH2CHCHO) sa vytvorí pridaním dvoch atómov vodíka. Rovnakým spôsobom sa z propenalu vytvorí propanal (CH3CH2CHO).
Potom, čo sa tieto molekuly vytvoria na zrnkách medzihviezdneho prachu, môžu sa vyhodiť ako difúzny plyn. Ak sa v plyne hromadí dostatok molekúl, môžu byť detegované pomocou rádioteleskopu. Keď sa molekuly otáčajú end-for-end, menia sa z jedného stavu rotačnej energie do druhého a vyžarujú rádiové vlny s presnými frekvenciami. „Rodina“ rádiových frekvencií emitovaných konkrétnou molekulou tvorí jedinečný „odtlačok prsta“, ktorý vedci môžu použiť na identifikáciu tejto molekuly. Vedci identifikovali dva nové aldehydy detekciou množstva frekvencií rádiovej emisie v oblasti nazývanej K-pásmo (18 až 26 GHz) elektromagnetického spektra.
„Medzihviezdne molekuly sú identifikované pomocou frekvencií, ktoré sú jedinečné pre rotačné spektrum každej molekuly,“ povedal Lovas. „Tieto hodnoty sa buď priamo merajú v laboratóriu, alebo sa počítajú z nameraných údajov. V tomto prípade sme použili vypočítané spektrálne frekvencie na základe analýzy údajov z literatúry. “
Komplexné molekuly v priestore sú zaujímavé z mnohých dôvodov, vrátane ich možného spojenia s tvorbou biologicky významných molekúl na začiatku Zeme. Na začiatku Zeme sa mohli tvoriť komplexné molekuly, alebo sa mohli najprv vytvoriť v medzihviezdnych oblakoch a preniesť na povrch Zeme.
Molekuly s aldehydovou skupinou sú obzvlášť zaujímavé, pretože niekoľko biologicky významných molekúl vrátane rodiny molekúl cukru sú aldehydy.
"GBT je možné použiť na úplné preskúmanie možnosti, že sa v priestore môže objaviť značné množstvo prebiotickej chémie dlho predtým, ako sa vyskytne na novo vytvorenej planéte," uviedol Remijan. „Kométy sa tvoria z medzihviezdnych oblakov a neustále bombardujú novo vzniknutú planétu na začiatku svojej histórie. Svedčia o tom krátery na našom mesiaci. Kométy môžu byť teda nositeľmi organických molekúl potrebných na to, aby život začal na novej planéte. “
Laboratórne experimenty tiež ukazujú, že atómové adičné reakcie - podobné tým, o ktorých sa predpokladá, že sa vyskytujú v medzihviezdnych oblakoch - hrajú úlohu pri syntéze komplexných molekúl vystavením ľadov obsahujúcich jednoduchšie molekuly, ako je voda, oxid uhličitý a metanol, dávkam ionizujúceho žiarenia. Laboratórne pokusy sa teraz dajú navrhnúť s rôznymi zložkami ľadu, aby sa pokúsila o produkciu aldehydov pozorovaných pri GBT.
„Detekcia dvoch nových aldehydov, ktoré súvisia s bežnou chemickou cestou nazývanou adícia vodíka, ukazuje, že k evolúcii na komplexnejšie druhy dochádza rutinne v medzihviezdnych oblakoch a že relatívne jednoduchý mechanizmus môže z menších vytvárať veľké molekuly. GBT je teraz kľúčovým nástrojom pri výskume chemickej evolúcie vo vesmíre, “uviedol Hollis.
GBT je najväčší plne riaditeľný rádioteleskop na svete; prevádzkuje ho NRAO.
„Veľký priemer a vysoká presnosť GBT nám umožnili študovať malé medzihviezdne oblaky, ktoré dokážu absorbovať žiarenie z jasného zdroja pozadia. Citlivosť a flexibilita ďalekohľadu nám poskytla dôležitý nový nástroj na štúdium zložitých medzihviezdnych molekúl, “povedal Jewell.
National Radio Astronomy Observatory je zariadenie Národnej vedeckej nadácie, prevádzkované na základe dohody o spolupráci združením Associated Universities, Inc.
Pôvodný zdroj: NRAO News Release
