Attēla kredīts: NRAO
Zinātnieku komanda, kas izmanto Nacionālā zinātnes fonda Roberta C. Bērda Zaļās bankas teleskopu (GBT), ir atklājusi divas jaunas molekulas starpzvaigžņu mākonī netālu no Piena Ceļa galaktikas centra. Šis atklājums ir GBT pirmais jaunu molekulu atklājums, un tas jau palīdz astronomiem labāk izprast sarežģītos procesus, kuru laikā kosmosā veidojas lielas molekulas.
8 atomu molekulas propenāls un 10 atomu molekulas propanāls tika atklāti lielā gāzes un putekļu mākonī, kas atradās apmēram 26 000 gaismas gadu attālumā, apgabalā, kas pazīstams kā Strēlnieks B2. Šādi mākoņi, bieži vien daudzu gaismas gadu garumā, ir izejviela, no kuras veidojas jaunas zvaigznes.
"Lai arī starp zvaigznīšu mākoņi ir ļoti reti sastopami, šie starpzvaigžņu mākoņi ir sarežģītu ķīmisko reakciju vietas, kas notiek simtiem tūkstošu vai miljonu gadu laikā," sacīja Jans M. Hollis no NASA Goddard kosmosa lidojumu centra Greenbelt, Md. Laika gaitā šajos mākoņos var veidoties arvien sarežģītākas molekulas. Tomēr šobrīd nav pieņemtas teorijas, kas attiektos uz starpzvaigžņu molekulu, kas satur vairāk nekā 5 atomus, veidošanos. ”
Līdz šim starpzvaigžņu mākoņos ir atklātas apmēram 130 dažādas molekulas. Lielākajā daļā šo molekulu ir neliels atomu skaits, un starpzvaigžņu mākoņos ir atrastas tikai dažas molekulas ar astoņiem vai vairāk atomiem. Katru reizi, kad tiek atklāta jauna molekula, tas palīdz ierobežot veidošanās ķīmiju un starpzvaigžņu putekļu graudu raksturu, kas, domājams, ir vissarežģītāko starpzvaigžņu molekulu veidošanās vietas.
Hollis sadarbojās ar Entoniju Remijanu, arī no NASA Goddard; Frenks Dž. Lovs no Nacionālā standartu un tehnoloģijas institūta Geithersburgā, Md .; Haralds Mollendals no Oslo universitātes, Norvēģija; un Filips R. Jevels no Nacionālās radioastronomijas observatorijas (NRAO) Zaļajā bankā, Vašingtonā. Viņu rezultāti tika pieņemti publicēšanai Astrophysical Journal Letters.
GBT eksperimentā tika novērotas trīs aldehīda molekulas, kuras, šķiet, ir saistītas ar vienkāršām ūdeņraža pievienošanas reakcijām, kas, iespējams, notiek uz starpzvaigžņu graudu virsmas. Aldehīds ir molekula, kas satur aldehīdu grupu (CHO): oglekļa atoms, kas ir atsevišķi savienots ar ūdeņraža atomu un divreiz saistīts ar skābekļa atomu; atlikušā saite tajā pašā oglekļa atomā saistās ar pārējo molekulu.
Sākot ar iepriekš ziņoto propinālu (HC2CHO), pievienojot divus ūdeņraža atomus, tiek izveidots propenāls (CH2CHCHO). Ar to pašu procesu no propenāla veidojas propāns (CH3CH2CHO).
Pēc tam, kad šīs molekulas ir izveidojušās uz starpzvaigžņu putekļu graudiem, tās var izdalīties kā izkliedēta gāze. Ja gāzē uzkrājas pietiekami daudz molekulu, tās var noteikt ar radioteleskopu. Kad molekulas rotē no viena gala uz otru, tās mainās no viena rotācijas enerģijas stāvokļa uz otru, izstarojot radioviļņus precīzās frekvencēs. Konkrētas molekulas izstaroto radiofrekvenču “saime” veido unikālu “pirkstu nospiedumu”, ko zinātnieki var izmantot šīs molekulas identificēšanai. Zinātnieki identificēja divus jaunos aldehīdus, nosakot vairākas radiācijas izstarošanas frekvences elektromagnētiskā spektra K joslas apgabalā (no 18 līdz 26 GHz).
"Starpzvaigžņu molekulas tiek identificētas, izmantojot frekvences, kas ir raksturīgas katras molekulas rotācijas spektram," sacīja Lovas. “Tos vai nu tieši mēra laboratorijā, vai arī aprēķina pēc izmērītajiem datiem. Šajā gadījumā mēs izmantojām aprēķinātās spektra frekvences, pamatojoties uz literatūras datu analīzi. ”
Kompleksās molekulas kosmosā interesē daudzu iemeslu dēļ, ieskaitot to iespējamo saistību ar bioloģiski nozīmīgu molekulu veidošanos uz agrīnās Zemes. Iespējams, ka sarežģītas molekulas ir izveidojušās uz Zemes vai arī tās vispirms ir izveidojušās starpzvaigžņu mākoņos un pārvestas uz Zemes virsmu.
Īpaši interesantas ir molekulas ar aldehīdu grupu, jo vairākas bioloģiski nozīmīgas molekulas, ieskaitot cukura molekulu saimi, ir aldehīdi.
"GBT var izmantot, lai pilnībā izpētītu iespēju, ka kosmosā var rasties ievērojams daudzums prebiotisko ķīmiju, vēl ilgi pirms tas notiek uz jaunizveidotās planētas," sacīja Remijans. “Komētas veidojas no starpzvaigžņu mākoņiem un tās vēstures sākumā nemitīgi bombardē jaunizveidoto planētu. Mūsu mēness krāteri to apliecina. Tādējādi komētas var būt organisko molekulu piegādes nesēji, kas nepieciešami dzīvības sākšanai uz jaunas planētas. ”
Laboratorijas eksperimenti arī parāda, ka atomu pievienošanas reakcijas - līdzīgas tām, kuras tiek pieņemtas starpzvaigžņu mākoņos - spēlē lomu sarežģītu molekulu sintezēšanā, pakļaujot ledus, kas satur vienkāršākas molekulas, piemēram, ūdeni, oglekļa dioksīdu un metanolu, jonizējošā starojuma devās. Tādējādi tagad var izveidot laboratorijas eksperimentus ar dažādiem ledus komponentiem, lai mēģinātu ražot aldehīdus, kas novēroti ar GBT.
“Divu jauno aldehīdu noteikšana, kas saistīti ar kopēju ķīmisku ceļu, ko sauc par ūdeņraža pievienošanu, pierāda, ka evolūcija uz sarežģītākām sugām parasti notiek starpzvaigžņu mākoņos un ka samērā vienkāršs mehānisms var veidot lielas molekulas no mazākām. GBT tagad ir galvenais instruments, lai izpētītu ķīmisko evolūciju kosmosā, ”sacīja Hollis.
GBT ir pasaulē lielākais pilnībā vadāmais radioteleskops; to pārvalda NRAO.
“Lielais GBT diametrs un augstā precizitāte ļāva mums izpētīt mazus starpzvaigžņu mākoņus, kas var absorbēt starojumu no spoža, fona avota. Teleskopa jutīgums un elastība deva mums svarīgu jaunu instrumentu sarežģītu starpzvaigžņu molekulu izpētei, ”sacīja Dževels.
Nacionālā radioastronomijas observatorija ir Nacionālā zinātnes fonda iekārta, kas darbojas saskaņā ar sadarbības līgumu ar Associated Universities, Inc.
Oriģinālais avots: NRAO ziņu izlaidums
