Кредит зображення: NRAO
Група вчених з використанням телескопа Національного наукового фонду Роберта К. Берда Зеленого банку (GBT) виявила дві нові молекули в міжзоряній хмарі поблизу центру Галактики Чумацького Шляху. Це відкриття - це перше виявлення нових молекул ГБТ і вже допомагає астрономам краще зрозуміти складні процеси, за допомогою яких у просторі утворюються великі молекули.
Пропенал молекули 8-атома та пропанал молекули 10-атомів були виявлені у великій хмарі газу та пилу, яка знаходилась далеко за 26 000 світлових років у районі, відомому як Стрілець В2. Такі хмари, часто багато світлових років, є тією сировиною, з якої утворюються нові зірки.
"Хоча вони дуже рідкісні за земними мірками, ці міжзоряні хмари є місцями складних хімічних реакцій, що відбуваються протягом сотень тисяч чи мільйонів років", - заявив Ян М. Холліс з Центру космічних польотів NASA Goddard у Грінбелті, штат Міссурі. " З часом у цих хмарах можуть утворюватися все більш складні молекули. Однак наразі не існує прийнятої теорії, яка стосується того, як утворюються міжзоряні молекули, що містять більше 5 атомів ».
Поки що в міжзоряних хмарах виявлено близько 130 різних молекул. Більшість цих молекул містять невелику кількість атомів, і лише кілька молекул з вісьмома і більше атомами були знайдені в міжзоряних хмарах. Щоразу, коли виявляється нова молекула, вона допомагає стримувати хімію формування та характер міжзоряних пилових зерен, які, як вважають, є місцями утворення найскладніших міжзоряних молекул.
Холліс співпрацював з Ентоні Реміжаном, також з NASA Goddard; Френк Дж. Ловас з Національного інституту стандартів і технологій в Гейтерсбургу, штат Мідріч; Харальд Моллендал з Університету Осло, Норвегія; та Філіп Р. Джевелл з Національної обсерваторії радіоастрономії (NRAO) в Грін Бенку, штат Вашингтон.
В експерименті GBT було виявлено, що три молекули альдегіду пов'язані простими реакціями додавання водню, які, ймовірно, відбуваються на поверхні міжзоряних зерен. Альдегід - це молекула, яка містить альдегідну групу (CHO): атом вуглецю, однорідно пов'язаний з атомом водню і подвійний зв’язок з атомом кисню; решта зв’язку цього ж атома вуглецю зв’язується з рештою молекули.
Починаючи з раніше повідомленого пропіналу (HC2CHO), пропенал (CH2CHCHO) утворюється шляхом додавання двох атомів водню. За цим же процесом з пропеналу утворюється пропанал (CH3CH2CHO).
Після формування цих молекул на міжзоряних пилових зернах вони можуть викидатись у вигляді дифузного газу. Якщо в газі накопичиться достатня кількість молекул, їх можна виявити за допомогою радіотелескопа. Коли молекули обертаються в кінці кінця, вони змінюються від одного стану обертальної енергії до іншого, випромінюючи радіохвилі з точними частотами. "Родина" радіочастот, випромінюваних певною молекулою, утворює унікальний "відбиток пальця", який вчені можуть використовувати для ідентифікації цієї молекули. Вчені ідентифікували два нових альдегідів, виявивши ряд частот радіовипромінювання у тому, що називається областю К-діапазону (від 18 до 26 ГГц) електромагнітного спектру.
"Міжзоряні молекули ідентифікуються за допомогою частот, унікальних для обертального спектру кожної молекули", - сказав Ловас. "Вони або безпосередньо вимірюються в лабораторії, або обчислюються з вимірюваних даних. У цьому випадку ми використовували обчислені спектральні частоти на основі аналізу даних літератури ».
Складні молекули в космосі представляють інтерес з багатьох причин, включаючи їх можливий зв’язок з утворенням біологічно значущих молекул на ранній Землі. Складні молекули, можливо, утворилися на ранній Землі, або вони могли спершу сформуватися в міжзоряних хмарах і перенестись на поверхню Землі.
Молекули з альдегідною групою особливо цікаві, оскільки кілька біологічно значущих молекул, включаючи сімейство молекул цукру, є альдегідами.
"ГБТ можна використовувати для повного вивчення можливості того, що значна кількість пребіотичної хімії може виникнути в космосі задовго до того, як вона з’явиться на новоствореній планеті", - сказав Реміян. «Комети утворюються з міжзоряних хмар і невпинно бомбардують новостворену планету на початку своєї історії. Про це свідчать кратери на нашому Місяці. Таким чином, комети можуть бути транспортерами органічних молекул, необхідних для того, щоб життя почалося на новій планеті ».
Лабораторні експерименти також демонструють, що реакції атомного приєднання - подібні реакціям, що виникають у міжзоряних хмарах - відіграють роль у синтезі складних молекул, піддаючи дози іонізуючого випромінювання льоди, що містять простіші молекули, такі як вода, вуглекислий газ та метанол. Таким чином, зараз можуть бути розроблені лабораторні експерименти з різними компонентами льоду для спроби отримання альдегідів, спостережуваних за ГБТ.
«Виявлення двох нових альдегідів, які пов'язані загальним хімічним шляхом, який називається додаванням водню, демонструє, що еволюція до складніших видів відбувається звичайно в міжзоряних хмарах і що порівняно простий механізм може створювати великі молекули з менших. Зараз GBT є ключовим інструментом у дослідженні хімічної еволюції в космосі », - сказав Холліс.
GBT - це найбільший у світі повністю керований радіотелескоп; він експлуатується НАРО.
«Великий діаметр і висока точність GBT дозволили нам вивчити невеликі міжзоряні хмари, які можуть поглинати випромінювання з яскравого фонового джерела. Чутливість і гнучкість телескопа дала нам важливий новий інструмент для вивчення складних міжзоряних молекул », - сказав Джерел.
Національна обсерваторія радіоастрономії - це центр Національного наукового фонду, який працює за угодою про співпрацю асоційованих університетів, Inc.
Оригінальне джерело: NRAO News Release
