Obrazový kredit: NRAO
Tým vědců využívající dalekohled Green Bank Telescope (GBT) Národní vědecké nadace objevil dvě nové molekuly v mezihvězdném oblaku poblíž centra galaxie Mléčná dráha. Tento objev je první detekcí nových molekul GBT a již pomáhá astronomům lépe porozumět složitým procesům, kterými se ve vesmíru tvoří velké molekuly.
Propenal s 8 atomy a propanal s 10 atomy byly detekovány ve velkém oblaku plynu a prachu vzdáleného asi 26 000 světelných let v oblasti známé jako Střelec B2. Takové mraky, často mnoho světelných let, jsou surovinou, ze které vznikají nové hvězdy.
"Ačkoli jsou tyto mezihvězdné mraky velmi vzácné podle pozemských standardů, jsou místem složitých chemických reakcí, ke kterým dochází během stovek tisíců nebo milionů let," řekl Jan M. Hollis z Goddard Space Flight Center NASA v Greenbeltu, Md. " V průběhu času se v těchto mracích může vytvořit stále více komplexních molekul. V současné době však neexistuje akceptovaná teorie, která by se zabývala tvorbou mezihvězdných molekul obsahujících více než 5 atomů. “
Dosud bylo v mezihvězdných oblacích objeveno asi 130 různých molekul. Většina z těchto molekul obsahuje malé množství atomů a jen několik molekul s osmi nebo více atomy bylo nalezeno v mezihvězdných mracích. Pokaždé, když je objevena nová molekula, pomáhá omezit formační chemii a povahu zrn mezihvězdného prachu, které jsou považovány za místa tvorby nejsložitějších mezihvězdných molekul.
Hollis spolupracoval s Anthony Remijanem, také Goddardem NASA; Frank J. Lovas z Národního institutu pro standardy a technologie v Gaithersburgu, Md .; Harald Mollendal z University of Oslo, Norsko; a Philip R. Jewell z Národní radioastronomické observatoře (NRAO) v Green Bank, W.Va. Jejich výsledky byly přijaty ke zveřejnění v Astrophysical Journal Letters.
V experimentu GBT byly pozorovány tři aldehydové molekuly a zdá se, že jsou spojeny jednoduchými reakcemi s přidáváním vodíku, které se pravděpodobně vyskytují na povrchu mezihvězdných zrn. Aldehyd je molekula, která obsahuje aldehydovou skupinu (CHO): atom uhlíku jednotlivě vázaný k atomu vodíku a dvojně vázaný k atomu kyslíku; zbývající vazba na stejném atomu uhlíku se váže ke zbytku molekuly.
Počínaje dříve uváděným propynalem (HC2CHO) se propenal (CH2CHCHO) vytvoří přidáním dvou atomů vodíku. Stejným způsobem se propanal (CH3CH2CHO) vytvoří z propenalu.
Poté, co se tyto molekuly vytvoří na mezihvězdných zrnkách prachu, mohou být vypuzeny jako difuzní plyn. Pokud se v plynu hromadí dostatek molekul, mohou být detekovány pomocí radioteleskopu. Jak molekuly rotují end-for-end, mění se z jednoho stavu rotační energie do druhého a emitují rádiové vlny v přesných frekvencích. „Rodina“ rádiových frekvencí emitovaných konkrétní molekulou tvoří jedinečný „otisk prstu“, který vědci mohou použít k identifikaci této molekuly. Vědci identifikovali dva nové aldehydy detekováním řady frekvencí radiační emise v takzvané oblasti pásma K (18 až 26 GHz) elektromagnetického spektra.
"Mezihvězdné molekuly jsou identifikovány pomocí frekvencí, které jsou jedinečné pro rotační spektrum každé molekuly," řekl Lovas. „Ty jsou buď přímo měřeny v laboratoři, nebo se počítají z naměřených údajů. V tomto případě jsme použili vypočtené spektrální frekvence na základě analýzy literárních dat. “
Komplexní molekuly v prostoru jsou zajímavé z mnoha důvodů, včetně jejich možného spojení s tvorbou biologicky významných molekul na počátku Země. Na počátku Země se mohly vytvořit složité molekuly, nebo se mohly nejprve vytvořit v mezihvězdných mracích a transportovat na povrch Země.
Molekuly se skupinou aldehydů jsou obzvláště zajímavé, protože několik biologicky významných molekul, včetně rodiny molekul cukru, jsou aldehydy.
"GBT lze použít k úplnému prozkoumání možnosti, že se v prostoru může objevit významné množství prebiotické chemie dlouho předtím, než se objeví na nově vytvořené planetě," řekl Remijan. "Komety se tvoří z mezihvězdných mraků a nepřetržitě bombardují nově vzniklou planetu na počátku její historie." Svědčí o tom krátery na našem Měsíci. Komety tedy mohou být nosičem organických molekul nezbytných k tomu, aby život začal na nové planetě. “
Laboratorní experimenty také ukazují, že atomové adiční reakce - podobné těm, o nichž se předpokládá, že se vyskytují v mezihvězdných oblacích - hrají roli při syntéze komplexních molekul tím, že se ionty obsahující jednodušší molekuly, jako je voda, oxid uhličitý a methanol, vystavují dávkám ionizujícího záření. Laboratorní pokusy tak mohou být nyní navrženy s různými ledovými složkami, aby se pokusil o výrobu aldehydů pozorovaných s GBT.
„Detekce dvou nových aldehydů, které souvisejí s běžnou chemickou cestou zvanou přídavek vodíku, ukazuje, že k vývoji komplexnějších druhů dochází rutinně v mezihvězdných oblacích a že relativně jednoduchý mechanismus může z menších vytvořit velké molekuly. GBT je nyní klíčovým nástrojem při zkoumání chemické evoluce ve vesmíru, “řekl Hollis.
GBT je největším plně řiditelným radioteleskopem na světě; je provozován NRAO.
„Velký průměr a vysoká přesnost GBT nám umožnily studovat malé mezihvězdné mraky, které mohou absorbovat záření z jasného zdroje pozadí. Citlivost a flexibilita dalekohledu nám poskytla důležitý nový nástroj pro studium komplexních mezihvězdných molekul, “řekl Jewell.
Národní radioastronomická observatoř je zařízení Národní vědecké nadace, provozované na základě dohody o spolupráci společností Associated Universities, Inc.
Původní zdroj: NRAO News Release
