Nyckeln till den astronomiska modelleringsprocessen som forskare försöker förstå vårt universum är en omfattande kunskap om de värden som utgör dessa modeller. Detta verkar i allmänhet vara ett bra antagande eftersom modeller ofta producerar mestadels exakta bilder av vårt universum. Men bara för att vara säker, astronomer gillar att se till att dessa konstanter inte varierar i rymden eller tiden. Att se till är dock en svår utmaning. Lyckligtvis har en nyligen publicerad artikel föreslagit att vi kanske kan utforska de grundläggande massorna av protoner och elektroner (eller åtminstone deras förhållande) genom att titta på den relativt vanliga molekylen av metanol.
Den nya rapporten är baserad på metanmolekylens komplexa spektra. I enkla atomer genereras fotoner från övergångar mellan atomiska orbitaler eftersom de inte har något annat sätt att lagra och översätta energi. Men med molekyler kan de kemiska bindningarna mellan komponentatomerna lagra energin i vibrationslägen på ungefär samma sätt som massor som är anslutna till fjädrar kan vibrera. Dessutom saknar molekyler radiell symmetri och kan lagra energi genom rotation. Av denna anledning visar spektra av svala stjärnor mycket mer absorptionslinjer än heta eftersom de kallare temperaturerna tillåter molekyler att börja bildas.
Många av dessa spektrala särdrag finns i mikrovågsdelen av spektra och vissa är extremt beroende av kvantmekaniska effekter som i sin tur beror på exakta massor av proton och elektron. Om dessa massor skulle förändras skulle positionen för vissa spektrallinjer också ändras. Genom att jämföra dessa variationer med deras förväntade positioner kan astronomer få värdefull insikt om hur dessa grundläggande värden kan förändras.
Den primära svårigheten är att metanol (CH3OH) är sällsynt eftersom vårt universum är 98% väte och helium. De sista 2% består av alla andra element (med syre och kol som det näst vanligaste). Således består metanol av tre av de fyra vanligaste elementen, men de måste hitta varandra för att bilda molekylen i fråga. Dessutom måste de också finnas i rätt temperaturområde; för varm och molekylen bryts isär; för kallt och det finns inte tillräckligt med energi för att orsaka utsläpp för oss att upptäcka det. På grund av sällsyntheten hos molekyler med dessa förhållanden kan du förvänta dig att hitta tillräckligt med det, särskilt över galaxen eller universum, skulle vara utmanande.
Lyckligtvis är metanol en av få molekyler som är benägna att skapa astronomiska masers. Masers är mikrovågsekvivalenten med lasrar där en liten inmatning av ljus kan orsaka en kaskadeffekt där den inducerar molekylerna den slår till för att också avge ljus vid specifika frekvenser. Detta kan förbättra ljusstyrkan hos ett moln som innehåller metanol, vilket ökar avståndet till vilket det lätt kan upptäckas.
Genom att studera metanolmaskare inom Vintergatan med hjälp av denna teknik fann författarna att om förhållandet mellan en elektronmassa och en protons förändring ändrar det med mindre än tre delar på hundra miljoner. Liknande studier har också genomförts med användning av ammoniak som spårningsmolekyl (som också kan bilda masers) och har kommit till liknande slutsatser.
