Vědci pracující s Hubbleovým vesmírným dalekohledem našli ve vesmíru velmi komplexní molekulu. Volal Buckyballs, po renomovaný myslitel Buckminster Fuller, oni jsou molekulární uspořádání 60 atomů uhlíku (C60) v drsném tvaru fotbalového míče. Ačkoli to není poprvé, kdy byly tyto exotické molekuly spatřeny ve vesmíru, je to poprvé, kdy byly objeveny Buckyballové ionty.
Buckyballs (aka Buckminsterfullerenes) byly nalezeny v mezihvězdném médiu (ISM,) rozptýlenou hmotu a záření, které existuje mezi slunečními systémy. Protože ISM je druh základní hmoty, z níž se nakonec vytvoří hvězdy a planety, astronomové se o to skutečně zajímají. Porozumění obsahu ISM vrhá světlo na vzestup hvězd, planet a nakonec i samotného života.
"Naše potvrzení C60+ ukazuje, jak složitá astrochemie může získat, dokonce i v nejnižší hustotě, nejsilněji ultrafialové záření v galaxii. “
Martin Cordiner, hlavní autor, Goddardovo vesmírné letové centrum
Tým za tímto objevem publikoval svá zjištění v Astrophysical Journal Letters 22. dubna 2019. Příspěvek se nazývá „Potvrzující mezihvězdný C60 + pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu“. Hlavním autorem je Martin Cordiner z Katolické univerzity v Americe, umístěný v Goddardově vesmírném letovém centru NASA v Greenbeltu v Marylandu.
Na Zemi vědci našli C60 +, ale je to vzácné. Našli ji v horninách a minerálech a také v sazích vznikajících při vysokoteplotním spalování. Nalezení ionizované (elektricky nabité) formy C60 + v ISM je překvapivé, protože je to tak drsné prostředí.
C60 + v prostoru je ionizován hvězdami. Ultrafialové světlo z hvězd stripuje elektron z C60, který opouští molekulu s kladným nábojem. Nalezení těchto komplexních molekul uhlíku ve vesmíru je jedním krokem k úplnějšímu katalogu této záležitosti v mezihvězdném médiu.
Život: konečná chemická složitost
"Difúzní ISM byl historicky považován za příliš drsný a mírný prostředí pro vznik značných množství velkých molekul," řekl hlavní autor Cordiner v tiskové zprávě. „Před detekcí C60, největší známé molekuly v prostoru měly velikost pouze 12 atomů. Naše potvrzení C60+ ukazuje, jak složitá astrochemie může získat, dokonce i v nejnižší hustotě, nejsilněji ultrafialové záření v galaxii. “
"V některých ohledech lze život považovat za vrchol chemické složitosti."
Martin Cordiner, hlavní autor, Goddardovo vesmírné letové centrum
Uhlík je klíčem k životu, pokud víme. Je hojný a může tvořit jedinečné a rozmanité sloučeniny. Uhlík může tvořit velké molekuly zvané polymery, při běžných teplotách Země. Polymery jsou rodina molekul se širokou škálou vlastností, které hrají klíčovou roli v živých tkáních, jako jsou proteiny a DNA. Je těžké si představit život bez uhlíku.
Protože život je založen na molekulách obsahujících uhlík, je nalezení složitých molekul uhlíku, jako je C60 + ve vesmíru, fascinující objev. "V některých ohledech lze život považovat za vrchol chemické složitosti," řekl Cordiner. "Přítomnost C60 jednoznačně prokazuje vysokou úroveň chemické složitosti vlastní vesmírnému prostředí a ukazuje na silnou pravděpodobnost, že v prostoru vzniknou spontánně ve vesmíru další extrémně složité uhlíkaté molekuly. “
Klíčem k nalezení C60 + v ISM je tzv. Difúzní mezihvězdné pásma (IDB).
Primárními materiály v ISM jsou obvyklí podezřelí: vodík a helium. Ale v ISM je mnoho dalších neidentifikovaných komplexních molekul a jediný způsob, jak je najít, je studovat hvězdné světlo, které jimi prochází.
Různé prvky a sloučeniny v ISM mohou blokovat nebo absorbovat určité vlnové délky hvězdného světla. Pomocí spektrometrie mohou vědci rozdělit světlo na různé vlnové délky a zkoumat je. Tímto způsobem mohou přesně zjistit, které vlnové délky chybí, a odvodit odpovědné chemikálie.
V ISM to může být obtížné. Tam venku absorpční vzorce odhalené spektrometrií pokrývají mnohem širší škálu světla, z nichž některé jsou zcela odlišné od toho, co je vidět na Zemi. Tyto vzory se nazývají difúzní mezihvězdné kapely a byly poprvé objeveny v roce 1922 americkou astronomkou Mary Lea Hegerovou.
Problém spočívá v tom, že k identifikaci povahy DIB ve vesmíru je třeba ji porovnat s tou, která je vidět v laboratoři. Existují však miliony různých molekulárních struktur a jejich přidružených DIB, takže jejich identifikaci by trvalo celé životy.
"Dnes je známo více než 400 DIB, ale (kromě několika nově přiřazených C60+), žádný nebyl přesvědčivě identifikován, “řekl Cordiner. „Vzhled DIB naznačuje společně přítomnost velkého množství molekul bohatých na uhlík v prostoru, z nichž některé se nakonec mohou účastnit chemie, která vede k životu. Složení a vlastnosti tohoto materiálu však zůstanou neznámé, dokud nebudou přiřazeny zbývající DIB. “
Vědci strávili celá desetiletí snahou najít přesné laboratorní zápasy pro DIB.
Ctihodné Hubble Spots Buckyballs
Zde přichází ctihodný Hubbleův kosmický dalekohled.
Tým za tímto novým výzkumem porovnával absorpční vzorce C60 + v laboratoři s DIB, které Hubble pozoroval v mezihvězdném médiu. Laboratorní práci DIB provedl jiný tým z Basilejské univerzity ve Švýcarsku. Hubble byl schopen pozorovat absorpční údaje C60 + ze svého bidlu na oběžné dráze, kde je nemohou blokovat vodní páry v zemské atmosféře. Přesto tým musel posouvat vesmírný dalekohled za hranice své citlivosti.
Objev Buckyball iontů ve vesmíru má tým vystřelil pro více. Myslíme si, že pokud jsou tyto komplexní uhlíkové molekuly přítomny venku v ISM, jsou další? Abychom to zjistili, je zapotřebí další laboratorní práce s dalšími složitými molekulami uhlíku, aby se identifikovaly jejich DIB, aby mohly být sladěny s budoucími pozorováními ISM.
Prozatím chce tým za touto studií pokračovat ve vyhledávání kosmických raket ve vesmíru, aby zjistil, jak jsou běžné. Hlavní autor Cordiner si myslí, že na základě svých zjištění je C60 + v galaxii rozšířený.
Co to znamená pro vzhled a vývoj života na Zemi a kdekoli jinde, je ve vzduchu, ale je to zajímavá linie zkoumání.
Zdroje:
- Tisková zpráva: Hubble najde ve vesmíru malé „elektrické fotbalové míče“, pomáhá řešit mezihvězdné tajemství
- Výzkumný článek: Potvrzování mezihvězdného C60 + pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu
- Wikipedia Entry: Interstellar Medium
- Wikipedia Entry: Carbon
