Cercetătorii au detectat o moleculă neobișnuit de mare, nedetectată anterior, în Nebuloasa Pisică, o regiune de formare a stelelor la aproximativ 5.500 de ani lumină de Pământ. Cu 13 atomi, compusul, numit 2-metoxietanol, este una dintre cele mai mari molecule identificate vreodată în afara noastră. sistem solarau raportat oamenii de știință pe 12 aprilie Scrisorile din jurnalul astrofizic.
Adesea ne gândim la spațiu ca la o prăpastie căscată a neantului între stele, dar acest gol aparent este viu cu chimie pe măsură ce atomii se unesc și se despart pentru a crea stele și planete de-a lungul a milioane de ani. Înțelegerea cât de simplu molecule organice precum metanulforma de etanol și formaldehidă ajută oamenii de știință să-și construiască o imagine nu numai despre cum se nasc stelele și galaxiile, ci și despre cum a început viața.
Cu toate acestea, detectarea acestor blocuri de bază ale vieții nu este o ispravă uşoară. Fiecare moleculă posedă un „cod de bare” energetic unic – o colecție de lungimi de undă specifice de lumină pe care molecula le poate absorbi. La nivel cuantic, fiecare lungime de undă absorbită corespunde unei tranziții între un nivel de energie de rotație și altul, iar fiecare moleculă are un set diferit, dar bine definit de niveluri de energie în care pot avea loc aceste tranziții. Acest cod de bare al tranzițiilor energetice este ușor de măsurat pentru mostre în laborator, dar astrochimiștii trebuie apoi să caute aceeași semnătură energetică în spațiu.
„Când observăm surse interstelare cu radiotelescoape, putem colecta semnalul de rotație de la moleculele gazoase din aceste regiuni ale spațiului”, autorul primului studiu. Zachary Friedun astrochimist la MIT, a declarat pentru Live Science într-un e-mail „Pentru că moleculele din spațiu se supun la fel. mecanică cuantică legi precum cele de pe Pământ, tranzițiile de rotație observate în datele telescopului ar trebui să se alinieze cu cele măsurate în laborator.”
Această abordare este exact cum Fried și colegii — parte a unei echipe de cercetare condusă de Brett McGuire, un profesor asistent de chimie la MIT – a detectat 2-metoxietanol, o moleculă de 13 atomi în care unul dintre atomii de hidrogen ai etanolului este înlocuit cu un grup metoxi mai complex (O-CH3). Acest nivel de complexitate este deosebit de neobișnuit în afara sistem solarcu doar șase „specii” mai mari de 13 atomi detectate vreodată.
„Aceste molecule sunt de obicei mult mai puțin abundente decât hidrocarburile mai mici, care au căi de formare mai simple”, a spus Fried. „În plus, semnalele spectrale ale acestor molecule sunt distribuite pe un număr mai mare de tranziții, făcând astfel vârfurile spectrale individuale mai slabe și mai dificil de observat”.
Dar nu doar norocul a condus echipa la această descoperire; au folosit si ei inteligenţă artificială. Echipa a dezvoltat anterior o metodă de învățare automată pentru a modela abundența diferitelor specii moleculare în diferite regiuni ale spațiului. „Folosind aceste modele instruite, putem prezice care molecule nedetectate pot fi foarte abundente și, prin urmare, candidați puternici de detectare”, a spus Fried.
Specii care conțineau metoxi au fost detectate anterior într-o parte a Nebuloasei Labei Pisicii, numită și NGC 63341, și în IRAS 16293, un sistem binar în complexul de nori Rho Ophiuchi, situat la 457 de ani-lumină de Pământ. Ca atare, echipa a avut o idee bună despre unde să caute noua moleculă.
Fried a început prin măsurarea spectrului de rotație al probelor de 2-metoxietanol în laborator; el a înregistrat un total de 2.172 de semnale energetice posibile pentru moleculă. Apoi, folosind Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), un set de 66 de radiotelescoape din Chile, echipa a colectat citiri atât din Nebuloasa Pisică, cât și din IRAS 16293 și a analizat semnalele pentru semnătura energetică distinctă a 2-metoxietanolului.
Deși nu au fost detectate urme de energie corespunzătoare în IRAS 16293, echipa a identificat în cele din urmă 25 de semnale potrivite din Nebuloasa Pisicii și a confirmat prezența 2-metoxietanolului în această regiune de formare a stelelor.
„Acest lucru ne-a permis să investigăm modul în care condițiile fizice diferite ale acestor surse pot afecta chimia care poate apărea”, a spus Fried. „Am emis ipoteza mai multor cauze ale acestei diferențieri chimice, inclusiv variații ale intensității câmpului de radiație, împreună cu temperaturi diferite ale prafului în aceste două surse. [at different stages] de formare a stelelor”.
Echipa speră că descoperirile ar putea informa studiile viitoare pentru a identifica alte molecule încă nedetectate în spațiu.
„Fezabilitatea și eficiența acestor căi pot fi strâns legate de condițiile fizice ale sursei interstelare”, a spus Fried. „Investigând care alte specii sunt implicate în formarea și distrugerea moleculelor detectate, putem determina alte specii care pot fi candidate pentru detectare”.