Bildkredit: NRAO
Ett team av forskare som använder National Science Foundation: s Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) har upptäckt två nya molekyler i ett interstellärt moln nära mitten av Vintergalaxen. Denna upptäckt är GBT: s första upptäckt av nya molekyler och hjälper redan astronomer att bättre förstå de komplexa processerna som stora molekyler bildas i rymden.
8-atomen molekyl propenal och 10-atomen molekyl propanal upptäcktes i ett stort moln av gas och damm ungefär 26.000 ljusår bort i ett område känt som Skytten B2. Sådana moln, ofta många ljusår över, är råmaterialet från vilket nya stjärnor bildas.
"Även om de är mycket sällsynta av jordens standarder, är dessa interstellära moln platserna för komplexa kemiska reaktioner som inträffar under hundratusentals eller miljoner år," säger Jan M. Hollis från NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. " Med tiden kan fler och mer komplexa molekyler bildas i dessa moln. För närvarande finns det dock ingen accepterad teori om hur interstellära molekyler som innehåller mer än 5 atomer bildas. ”
Hittills har cirka 130 olika molekyler upptäckts i interstellära moln. De flesta av dessa molekyler innehåller ett litet antal atomer, och endast ett fåtal molekyler med åtta eller fler atomer har hittats i interstellära moln. Varje gång en ny molekyl upptäcks hjälper det att begränsa bildningskemin och naturen hos interstellära dammkorn, som tros vara bildningsplatserna för de mest komplexa interstellära molekylerna.
Hollis samarbetade med Anthony Remijan, också av NASA Goddard; Frank J. Lovas från National Institute of Standards and Technology i Gaithersburg, Md .; Harald Mollendal från Universitetet i Oslo, Norge; och Philip R. Jewell från National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Green Bank, W.Va. Deras resultat accepterades för publicering i Astrophysical Journal Letters.
I GBT-experimentet observerades tre aldehydmolekyler och verkar vara relaterade till enkla väte-tillsatsreaktioner, som troligen uppträder på ytan av interstellära korn. En aldehyd är en molekyl som innehåller aldehydgruppen (CHO): en kolatom enskilt bunden till en väteatom och dubbelbunden till en syreatom; den återstående bindningen på samma kolatom binds till resten av molekylen.
Från och med tidigare rapporterad propynal (HC2CHO), bildas propenal (CH2CHCHO) genom tillsats av två väteatomer. Genom samma process bildas propanal (CH3CH2CHO) av propenal.
Efter att dessa molekyler har bildats på interstellära dammkorn kan de matas ut som en diffus gas. Om tillräckligt med molekyler samlas i gasen kan de detekteras med ett radioteleskop. När molekylerna roterar ände för slut ändras de från ett rotationsenergitillstånd till ett annat och avger radiovågor vid exakta frekvenser. "Familjen" av radiofrekvenser som släpps ut av en viss molekyl bildar ett unikt "fingeravtryck" som forskare kan använda för att identifiera den molekylen. Forskarna identifierade de två nya aldehyderna genom att upptäcka ett antal radiofrekvensfrekvenser i det som kallas K-bandregionen (18 till 26 GHz) i det elektromagnetiska spektrumet.
"Interstellära molekyler identifieras med hjälp av de frekvenser som är unika för varje molekyls rotationsspektrum," sade Lovas. ”Dessa mäts antingen direkt i laboratoriet eller beräknas utifrån uppmätta data. I det här fallet använde vi de beräknade spektralfrekvenserna baserade på en analys av litteraturdata. ”
Komplexa molekyler i rymden är av intresse av många skäl, inklusive deras möjliga koppling till bildandet av biologiskt signifikanta molekyler på den tidiga jorden. Komplexa molekyler kan ha bildats på den tidiga jorden, eller så kan de först ha bildats i interstellära moln och transporterats till jordens yta.
Molekyler med aldehydgruppen är särskilt intressanta eftersom flera biologiskt signifikanta molekyler, inklusive en familj av sockermolekyler, är aldehyder.
"GBT kan användas för att helt undersöka möjligheten att en betydande mängd prebiotisk kemi kan uppstå i rymden långt innan den inträffar på en nybildad planet," sade Remijan. Kometer bildas från interstellära moln och bombarderar oavbrutet en nybildad planet tidigt i sin historia. Kratrar på vår måne vittnar om detta. Kometer kan således vara leveransfordon för organiska molekyler som är nödvändiga för att livet ska kunna börja på en ny planet. ”
Laboratorieexperiment visar också att atomadditionsreaktioner - liknande de som antas förekomma i interstellära moln - spelar en roll för att syntetisera komplexa molekyler genom att utsätta is som innehåller enklare molekyler såsom vatten, koldioxid och metanol för joniserande strålningsdoseringar. Således kan laboratorieexperiment nu utformas med olika iskomponenter för att försöka framställa aldehyder som observerats med GBT.
”Upptäckten av de två nya aldehyderna, som är relaterade till en gemensam kemisk väg som kallas väte-tillsats, visar att evolution till mer komplexa arter sker rutinmässigt i interstellära moln och att en relativt enkel mekanism kan bygga stora molekyler av mindre. GBT är nu ett viktigt instrument för att utforska kemisk utveckling i rymden, säger Hollis.
GBT är världens största fullt styrbara radioteleskop; det drivs av NRAO.
”Den stora diametern och den höga precisionen hos GBT gjorde det möjligt för oss att studera små interstellära moln som kan absorbera strålningen från en ljus bakgrundskälla. Teleskopets känslighet och flexibilitet gav oss ett viktigt nytt verktyg för att studera komplexa interstellära molekyler, säger Jewell.
National Radio Astronomy Observatory är en anläggning från National Science Foundation, som drivs under samarbetsavtal av Associated Universities, Inc.
Originalkälla: NRAO-nyhetsmeddelande
