Wissenschaftler haben ein bisher unbekanntes Weltraummolekül entdeckt, als sie eine relativ nahe gelegene Region intensiver Sternentstehung untersuchten, einen kosmischen Punkt, der etwa 5.550 Lichtjahre entfernt ist. Er ist Teil des Katzenpfotennebels, auch bekannt als NGC 6334.
Das Team unter der Leitung des Doktoranden Zachary Fried vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) untersuchte einen Abschnitt des als NGC 6334I bekannten Nebels mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Dies enthüllte das Vorhandensein eines komplexen Moleküls namens 2-Methoxyethanol, das in der Natur noch nie zuvor beobachtet worden war, obwohl seine Eigenschaften in Laboratorien auf der Erde simuliert worden waren.
Bemerkenswert war die Entdeckung des Moleküls 2-Methoxyethanol. Es enthält 13 Atome, was vielleicht nicht viele zu sein scheint, aber es wurden nur sechs Moleküle im Weltraum entdeckt, wobei die Zahl der Atome diese Zahl übersteigt. Dieses Molekül stellt auch das größte und komplexeste „Methoxy“-Molekül dar, das bisher im Weltraum gefunden wurde, und bezieht sich auf eine Chemikalie, bei der ein Atom der Methylgruppe an ein Sauerstoffatom gebunden ist.
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„Unsere Gruppe versucht zu verstehen, welche Moleküle in den Regionen des Weltraums vorhanden sind, in denen Sterne und Sonnensysteme letztendlich Gestalt annehmen werden“, sagte Fried. „Dadurch können wir verstehen, wie sich die Chemie neben dem Prozess der Sternen- und Planetenentstehung entwickelt.“
Interessanterweise suchte dasselbe Team auch nach 2-Methoxyethanol in einer anderen Region des Weltraums namens IRAS 16293-2422B, die die Heimat von vier neugeborenen Protosternen in der Sternentstehungsregion Rho Ophiuchi ist, die etwa 359 Lichtjahre von uns entfernt liegt. Dies könnte auf eine größere Diversität in der chemischen Zusammensetzung von Sternentstehungsregionen hinweisen.
ALMA wusste, worauf sie bei Cat’s Paw achten musste
Fried und seine Kollegen haben die Untersuchung von NGC 6334I und IRAS 16293-2422B nicht ohne jede Grundlage in Angriff genommen. Dank ALMA, einer Anordnung von 66 Radioteleskopen in der Atacama-Wüste im Norden Chiles, hatten sie bereits eine gute Vorstellung von dem Molekül, nach dem sie suchen würden. Im Grunde erhielten sie von maschinellen Lernmodellen einen Tipp, der ihnen vorschlug, nach 2-Methoxyethanol zu suchen.
Anschließend maß und analysierte die Gruppe das Rotationsspektrum von 2-Methoxyethanol auf der Erde, das Fried als „die einzigartigen Lichtmuster, die sie abgeben, wenn sie durch den Weltraum taumeln“ beschrieb.
„Bei diesen Mustern handelt es sich um Fingerabdrücke oder Barcodes für Moleküle“, fügte der MIT-Forscher hinzu. „Um neue Moleküle im Weltraum zu entdecken, müssen wir zunächst eine Vorstellung von dem Molekül haben, nach dem wir suchen wollen, dann können wir sein Spektrum im Labor hier auf der Erde aufzeichnen und schließlich suchen wir dieses Spektrum im Weltraum unter Verwendung.“ Teleskope.
„Der Barcode stimmt überein!“ »
„Letztendlich beobachteten wir 25 2-Methoxyethanol-Spinlinien, die mit dem beobachteten molekularen Signal in Richtung NGC 6334I ausgerichtet waren, was einen sicheren Nachweis von 2-Methoxyethanol in dieser Quelle ermöglichte“, sagte Fried.
Dieser erfolgreiche Nachweis ermöglichte es dem Team dann, die physikalischen Parameter des Moleküls in Verbindung mit NGC 6334I abzuleiten, einschließlich der Häufigkeit, in der es vorkommt, und der Anregungstemperatur des Moleküls.
„Dadurch war es auch möglich, mögliche Wege der chemischen Bildung aus bekannten interstellaren Vorläufern zu untersuchen“, fügte Fried hinzu.
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Solche Entdeckungen ermöglichen es Wissenschaftlern, besser zu verstehen, wie bei der Sternentstehung immer komplexere Moleküle entstehen und wann sich Planeten um diese Sterne zu sammeln beginnen.
„Kontinuierliche Beobachtungen großer Moleküle und die anschließende Ableitung ihrer Häufigkeit ermöglichen es uns, unser Wissen darüber zu erweitern, wie effizient sich große Moleküle bilden können und durch welche spezifischen Reaktionen sie erzeugt werden können“, schloss Fried. „Da wir dieses Molekül außerdem in NGC 6334I, aber nicht in IRAS 16293-2422B entdeckten, hatten wir die einmalige Gelegenheit zu untersuchen, wie sich die unterschiedlichen physikalischen Bedingungen dieser beiden Quellen auf die Chemie auswirken können, die auftreten kann.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 12. April in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.