Billedkredit: NRAO
Et team af videnskabsfolk, der bruger National Science Foundation's Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT), har opdaget to nye molekyler i en interstellar sky nær centrum af Mælkevejen. Denne opdagelse er GBT's første detektion af nye molekyler og hjælper allerede astronomer med at bedre forstå de komplekse processer, som store molekyler danner i rummet.
8-atommolekylets propenal og 10-atommolekylets propanal blev påvist i en stor sky af gas og støv omkring 26.000 lysår væk i et område kendt som Skytten B2. Sådanne skyer, ofte mange lysår på tværs, er råmaterialet, hvorfra nye stjerner dannes.
”Selvom de er meget sjældne af jordstandarder, er disse interstellare skyer stedet for komplekse kemiske reaktioner, der forekommer over hundreder af tusinder eller millioner af år,” sagde Jan M. Hollis fra NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. ” Over tid kan der dannes flere og mere komplekse molekyler i disse skyer. På nuværende tidspunkt er der imidlertid ingen accepteret teori, der vedrører, hvordan interstellare molekyler, der indeholder mere end 5 atomer, dannes. ”
Indtil videre er ca. 130 forskellige molekyler blevet opdaget i interstellare skyer. De fleste af disse molekyler indeholder et lille antal atomer, og kun få molekyler med otte eller flere atomer er fundet i interstellare skyer. Hver gang et nyt molekyle opdages hjælper det med at begrænse dannelseskemien og arten af interstellære støvkorn, som antages at være dannelsesstederne for de mest komplekse interstellare molekyler.
Hollis samarbejdede med Anthony Remijan, også af NASA Goddard; Frank J. Lovas fra National Institute of Standards and Technology i Gaithersburg, Md .; Harald Mollendal fra Universitetet i Oslo, Norge; og Philip R. Jewell fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Green Bank, W.Va. Deres resultater blev accepteret til offentliggørelse i Astrophysical Journal Letters.
I GBT-eksperimentet blev tre aldehydmolekyler observeret og ser ud til at være relateret ved enkle hydrogenadditionsreaktioner, som sandsynligvis forekommer på overfladen af interstellare korn. Et aldehyd er et molekyle, der indeholder aldehydgruppen (CHO): et carbonatom, der enkeltvis er bundet til et hydrogenatom og dobbeltbundet til et oxygenatom; den resterende binding på det samme carbonatom binder til resten af molekylet.
Begyndende med tidligere rapporteret propynal (HC2CHO), dannes propenal (CH2CHCHO) ved tilsætning af to hydrogenatomer. Ved den samme proces dannes propanal (CH3CH2CHO) ud fra propenal.
Efter at disse molekyler er dannet på interstellære støvkorn, kan de sprøjtes ud som en diffus gas. Hvis der samles nok molekyler i gassen, kan de detekteres med et radioteleskop. Når molekylerne roterer ende-til-ende, skifter de fra en roterende energitilstand til en anden og udsender radiobølger ved nøjagtige frekvenser. "Familien" af radiofrekvenser udsendt af et bestemt molekyle danner et unikt "fingeraftryk", som forskere kan bruge til at identificere det molekyle. Forskerne identificerede de to nye aldehyder ved at detektere et antal frekvenser af radioemission i det, der kaldes K-båndregionen (18 til 26 GHz) i det elektromagnetiske spektrum.
”Interstellære molekyler identificeres ved hjælp af de frekvenser, der er unikke for hvert molekyles rotationsspektrum,” sagde Lovas. ”Disse måles enten direkte på laboratoriet eller beregnes ud fra de målte data. I dette tilfælde brugte vi de beregnede spektralfrekvenser baseret på en analyse af litteraturdata. ”
Komplekse molekyler i rummet er af mange årsager af interesse, herunder deres mulige forbindelse til dannelsen af biologisk signifikante molekyler på den tidlige jord. Komplekse molekyler kan have dannet sig på den tidlige jord, eller de kunne måske først have dannet sig i interstellare skyer og blevet transporteret til jordoverfladen.
Molekyler med aldehydgruppen er især interessante, da adskillige biologisk signifikante molekyler, inklusive en familie af sukkermolekyler, er aldehyder.
"GBT kan bruges til fuldt ud at undersøge muligheden for, at en betydelig mængde prebiotisk kemi kan forekomme i rummet længe før den forekommer på en nyligt dannet planet," sagde Remijan. ”Kometer dannes fra interstellare skyer og bombarderer uophørligt en nydannet planet tidligt i sin historie. Kratere på vores måne vidner om dette. Kometer kan således være leveringskøretøjer til organiske molekyler, der er nødvendige for, at livet kan begynde på en ny planet. ”
Laboratorieeksperimenter demonstrerer også, at atomadditionsreaktioner - svarende til dem, der antages at forekomme i interstellare skyer - spiller en rolle i syntese af komplekse molekyler ved at udsætte is, der indeholder enklere molekyler, såsom vand, kuldioxid og methanol, til ioniserende stråledoser. Således kan laboratorieeksperimenter nu udtænkes med forskellige iskomponenter for at forsøge produktion af aldehyder observeret med GBT.
”Påvisningen af de to nye aldehyder, som er relateret til en fælles kemisk vej kaldet brintaddition, viser, at evolution til mere komplekse arter forekommer rutinemæssigt i interstellare skyer, og at en relativt simpel mekanisme muligvis bygger store molekyler ud af mindre. GBT er nu et nøgleinstrument i at udforske den kemiske udvikling i rummet, ”sagde Hollis.
GBT er verdens største fuldt styrbare radioteleskop; det drives af NRAO.
”GBT's store diameter og høje præcision gjorde det muligt for os at studere små interstellare skyer, der kan absorbere strålingen fra en lys baggrundskilde. Teleskopets følsomhed og fleksibilitet gav os et vigtigt nyt værktøj til undersøgelse af komplekse interstellare molekyler, ”sagde Jewell.
National Radio Astronomy Observatory er en facilitet fra National Science Foundation, der drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.
Original kilde: NRAO nyhedsmeddelelse
