Naukowcy odkryli nieznaną dotąd cząstkę kosmiczną, badając obszar stosunkowo blisko narodzin skondensowanej gwiazdy, czyli kosmiczną plamkę odległą o około 5550 lat świetlnych. Jest częścią Mgławicy Koci Pazur, znanej również jako NGC 6334.
Zespół kierowany przez Zachary'ego Freeda, absolwenta Massachusetts Institute of Technology (MIT), zbadał fragment mgławicy znanej jako NGC 6334I za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Ujawniło to obecność złożonej cząsteczki znanej jako 2-metoksyetanol, której nigdy wcześniej nie widziano w świecie przyrody, chociaż jej właściwości symulowano w laboratoriach na Ziemi.
Odkrycie cząsteczki 2-metoksyetanolu było niezwykłe. Zawiera 13 atomów, co może nie wydawać się dużą liczbą, ale w kosmosie odkryto tylko sześć cząsteczek o większej liczbie atomów. Cząsteczka ta reprezentuje także największą i najbardziej złożoną cząsteczkę „metoksylową” znalezioną dotychczas w kosmosie, co odnosi się do substancji chemicznej zawierającej atom grupy metylowej związany z atomem tlenu.
Powiązany: Naukowcy odkryli rekordowy zestaw cząsteczek w dwóch bardzo starożytnych galaktykach
„Nasza grupa próbuje zrozumieć cząsteczki w obszarach przestrzeni, w których ostatecznie utworzą się gwiazdy i układy słoneczne” – powiedział Freed. „To pozwala nam poskładać ewolucję chemii wraz z procesem powstawania gwiazd i planet”.
Co ciekawe, ten sam zespół poszukiwał także 2-metoksyetanolu w innym obszarze przestrzeni zwanym IRAS 16293-2422B, w którym znajdują się cztery nowonarodzone protogwiazdy zlokalizowane w obszarze gwiazdotwórczym Rho Ophiuchi oddalonym od nas o około 359 lat świetlnych . Może to wskazywać na większą różnorodność składu chemicznego obszarów gwiazdotwórczych.
Alma wiedziała, czego szukać w kocim pazurze
Fried i jego współpracownicy badali NGC 6334I i IRAS 16293-2422B bez żadnych podstaw. Mieli już dobry pomysł, jakiej cząsteczki będą szukać za pomocą ALMA, zestawu 66 radioteleskopów zlokalizowanych na pustyni Atakama w północnym Chile. Zasadniczo otrzymali porady od modeli uczenia maszynowego sugerujące, że powinni szukać 2-metoksyetanolu.
Następnie grupa zmierzyła i przeanalizowała widmo rotacyjne 2-metoksyetanolu na Ziemi, które Fried opisał jako „unikalne wzory światła emitowanego przez krążący w przestrzeni kosmicznej”.
„Te wzory to odciski palców lub kody kreskowe cząsteczek” – dodał badacz z MIT. „Aby wykryć nowe cząsteczki w kosmosie, musimy najpierw mieć pomysł na cząsteczkę, której chcemy szukać, następnie możemy zarejestrować jej widmo w laboratorium na Ziemi, a na koniec poszukać tego widma w kosmosie za pomocą teleskopów.
„Dopasowanie kodu kreskowego!”
„Ostatecznie zaobserwowaliśmy 25 linii spinu 2-metoksyetanolu, które pokrywały się z obserwowanym sygnałem molekularnym w kierunku NGC 6334I, co doprowadziło do bezpiecznego wykrycia 2-metoksyetanolu w tym źródle” – powiedział Freed.
To udane odkrycie umożliwiło zespołowi wyodrębnienie parametrów fizycznych cząsteczki w połączeniu z NGC 6334I, w tym liczebności, w jakiej występuje oraz temperatury wzbudzenia cząsteczki.
„Umożliwiło nam to również zbadanie możliwych ścieżek powstawania substancji chemicznych ze znanych prekursorów gwiazd” – dodał Farid.
Tego typu odkrycia pozwalają naukowcom lepiej zrozumieć, w jaki sposób pojawiają się coraz bardziej złożone cząsteczki podczas powstawania gwiazd, a także kiedy planety zaczynają skupiać się wokół tych gwiazd.
„Ciągłe obserwacje makrocząsteczek i późniejsze określanie ich liczebności pozwalają nam pogłębiać naszą wiedzę na temat tego, jak efektywnie tworzą się makrocząsteczki i w wyniku jakich specyficznych reakcji mogą one powstać” – podsumował Farid. „Ponadto, ponieważ wykryliśmy tę cząsteczkę w NGC 6334I, ale nie w IRAS 16293-2422B, mamy wyjątkową okazję, aby przyjrzeć się, jak różne warunki fizyczne tych dwóch źródeł wpływają na chemię, która może wystąpić”.
Wyniki badań zespołu opublikowano w czasopiśmie 12 kwietnia Listy do dzienników astrofizycznych .
