Vaizdo kreditas: NRAO
Mokslininkų komanda, besinaudojanti Nacionalinio mokslo fondo Roberto C. Byrdo Žaliojo banko teleskopu (GBT), atrado dvi naujas molekules tarpžvaigždiniame debesyje netoli Paukščių Tako galaktikos centro. Šis atradimas yra GBT pirmasis naujų molekulių aptikimas ir jau padeda astronomams geriau suprasti sudėtingus procesus, kurių metu erdvėje formuojasi didelės molekulės.
8-atomo molekulės propenalis ir 10-atomo molekulės propanalis buvo aptikti dideliame dujų ir dulkių debesyje, esančiame maždaug už 26 000 šviesmečių, rajone, vadinamame Šauliu B2. Tokie debesys, dažnai per daugelį šviesmečių, yra žaliava, iš kurios formuojasi naujos žvaigždės.
„Nors šie tarpžvaigždiniai debesys yra labai reti pagal Žemės standartus, jie yra sudėtingų cheminių reakcijų, vykstančių šimtus tūkstančių ar milijonus metų, vietos“, - sakė Janas M. Hollisas iš NASA Goddard kosminių skrydžių centro Greenbelt mieste, Md. Laikui bėgant šiuose debesyse gali susidaryti vis sudėtingesnės molekulės. Tačiau šiuo metu nėra priimtos teorijos, kaip būtų formuojamos tarpžvaigždinės molekulės, turinčios daugiau kaip 5 atomus. “
Iki šiol tarpžvaigždiniuose debesyse buvo rasta apie 130 skirtingų molekulių. Daugelyje šių molekulių yra nedidelis atomų skaičius, o tarpžvaigždiniuose debesyse rasta tik kelios aštuonių ar daugiau atomų molekulės. Kiekvieną kartą atradus naują molekulę, tai padeda apriboti tarpžvaigždinių dulkių grūdelių, kurie, kaip manoma, yra sudėtingiausių tarpžvaigždžių molekulių susidarymo vietų, susidarymo chemiją ir prigimtį.
Hollisas bendradarbiavo su Anthony Remijan, taip pat iš NASA Goddard; Frank J. Lovas iš Nacionalinio standartų ir technologijos instituto Gaithersburge, Md .; Harald Mollendal iš Oslo universiteto, Norvegija; ir Philipas R. Jewellas iš Nacionalinės radijo astronomijos observatorijos (NRAO), Green Bank, W. V. Jų rezultatai buvo priimti paskelbti „Astrophysical Journal Letters“.
Atliekant GBT eksperimentą, buvo pastebėtos trys aldehido molekulės, kurios, atrodo, yra susijusios su paprastomis vandenilio pridėjimo reakcijomis, kurios tikriausiai įvyksta tarpžvaigždinių grūdų paviršiuje. Aldehidas yra molekulė, kurioje yra aldehido grupė (CHO): anglies atomas, sujungtas su vandenilio atomu ir dvigubai sujungtas su deguonies atomu; tuo pačiu anglies atomu likusi jungtis jungiasi su likusia molekulės dalimi.
Pradėjus nuo anksčiau pranešto propinalo (HC2CHO), propenalis (CH2CHCHO) susidaro pridedant du vandenilio atomus. Tuo pačiu procesu iš propenalio susidaro propanalis (CH3CH2CHO).
Kai šios molekulės bus suformuotos ant tarpžvaigždinių dulkių grūdelių, jos gali būti išmetamos kaip difuzinės dujos. Jei dujose susikaupia pakankamai molekulių, jas galima aptikti radijo teleskopu. Kai molekulės sukasi iš vieno galo į kitą, jos keičiasi iš vienos sukimosi energijos būsenos į kitą, spinduliuodamos radijo bangas tiksliais dažniais. Tam tikros molekulės skleidžiami radijo dažnių „šeima“ sudaro unikalų „pirštų atspaudą“, kurį mokslininkai gali naudoti identifikuodami tą molekulę. Mokslininkai nustatė du naujus aldehidus aptikdami keletą radijo dažnių dažnių, vadinamų K-juostos (nuo 18 iki 26 GHz) elektromagnetinio spektro srityje.
"Tarpžvaigždinės molekulės identifikuojamos pagal dažnius, būdingus kiekvienos molekulės sukimosi spektrui", - sakė Lovas. „Jie tiesiogiai matuojami laboratorijoje arba apskaičiuojami pagal išmatuotus duomenis. Šiuo atveju mes panaudojome apskaičiuotus spektrinius dažnius, pagrįstus literatūros duomenų analize. “
Kompleksinės molekulės kosmose domina dėl daugelio priežasčių, įskaitant galimą jų ryšį su biologiškai reikšmingų molekulių susidarymu ankstyvojoje Žemėje. Ankstyvoje Žemėje galėjo susidaryti sudėtingos molekulės, arba jos galėjo susidaryti tarpžvaigždiniuose debesyse ir būti perneštos į Žemės paviršių.
Molekulės su aldehido grupe yra ypač įdomios, nes kelios biologiškai reikšmingos molekulės, įskaitant cukraus molekulių šeimą, yra aldehidai.
„GBT gali būti panaudotas norint visiškai ištirti galimybę, kad erdvėje gali įvykti didelis kiekis prebiotinių chemijų, prieš tai įvykstant naujai suformuotoje planetoje“, - sakė Remijanas. „Kometos susidaro iš tarpžvaigždinių debesų ir ankstyvoje savo istorijoje nepaliaujamai bombarduoja naujai suformuotą planetą. Mūsų mėnulio krateriai tai patvirtina. Taigi kometos gali būti organinių molekulių, reikalingų gyvybei naujos planetos pradžioje, pristatyti. “
Laboratoriniai eksperimentai taip pat įrodo, kad atominės adityvinės reakcijos - panašios į tariamas tarpžvaigždiniuose debesyse - vaidina svarbų vaidmenį sintetinant sudėtingas molekules, kai jonizuojančiosios spinduliuotės dozės ledams, kuriuose yra paprastesnių molekulių, tokių kaip vanduo, anglies dioksidas ir metanolis. Taigi laboratoriniai eksperimentai su įvairiais ledo komponentais dabar gali būti suprojektuoti, kad būtų galima gaminti aldehidus, stebimus naudojant GBT.
„Aptikus du naujus aldehidus, susijusius su bendru cheminiu keliu, vadinamu vandenilio pridėjimu, paaiškėja, kad evoliucija į sudėtingesnes rūšis paprastai vyksta tarpžvaigždiniuose debesyse ir kad palyginti paprastas mechanizmas gali sudaryti dideles molekules iš mažesnių. GBT dabar yra pagrindinė priemonė tyrinėjant cheminę evoliuciją kosmose “, - sakė A. Hollis.
GBT yra didžiausias pasaulyje visiškai valdomas radijo teleskopas; ją valdo NRAO.
„Didelis GBT skersmuo ir didelis tikslumas leido mums ištirti mažus tarpžvaigždinius debesis, kurie gali absorbuoti spinduliuotę iš šviesaus fono šaltinio. Teleskopo jautrumas ir lankstumas davė mums svarbų naują įrankį tiriant sudėtingas tarpžvaigždines molekules “, - sakė Jewellas.
Nacionalinė radijo astronomijos observatorija yra Nacionalinio mokslo fondo įstaiga, veikianti pagal asocijuotų universitetų, Inc bendradarbiavimo susitarimą.
Originalus šaltinis: NRAO naujienų leidinys
