Astrokemikere afslører metanols magnetiske hemmeligheder

Et team af forskere, ledet af Boy Lankhaar ved Chalmers University of Technology, har løst et vigtigt puslespil i astrokemi - hvordan man måler magnetfelter i rummet ved hjælp af methanol, den enkleste form for alkohol. Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Natur Astronomi , give astronomer en ny måde at undersøge, hvor massive stjerner der fødes.

I løbet af det sidste halve århundrede, mange molekyler er blevet opdaget i rummet. Ved hjælp af radioteleskoper, astronomer har, ved hjælp af disse molekyler, været i stand til at undersøge, hvad der sker i mørket, tætte skyer, hvor nye stjerner og planeter fødes. Forskere kan måle temperatur, tryk og gasbevægelse ved at studere signaler af molekyler i de signaler, de registrerer. Men der er en anden stor spiller involveret i massiv stjernedannelse, der er sværere at måle:magnetiske felter.

Boy Lankhaar ved Chalmers University of Technology, der ledede projektet, siger, "Når de største og tungeste stjerner er født, vi ved, at magnetfelter spiller en vigtig rolle. Men netop hvordan magnetfelter påvirker processen er et emne for debat blandt forskere. Så vi har brug for måder at måle magnetiske felter på, og det er en reel udfordring. Nu, takket være vores nye beregninger, vi ved endelig, hvordan vi gør det med methanol. "

Brug af målinger af methanol (CH ₃ OH) i rummet for at undersøge magnetfelter blev foreslået for mange årtier siden. I den tætte gas, der omgiver mange nyfødte stjerner, methanolmolekyler skinner stærkt som naturlige mikrobølgelasere, eller masers. De signaler, vi kan måle fra methanolmasere, er både stærke og udsendes ved meget specifikke frekvenser.

"Maser -signalerne kommer også fra de områder, hvor magnetfelter har mest at fortælle os om, hvordan stjerner dannes. Med vores nye forståelse af, hvordan methanol påvirkes af magnetfelter, vi kan endelig begynde at fortolke det, vi ser, "siger teammedlem Wouter Vlemmings fra Chalmers.

Tidligere forsøg på at måle metanols magnetiske egenskaber under laboratorieforhold har mødt problemer. I stedet, forskerne besluttede at bygge en teoretisk model, at sikre, at det var i overensstemmelse både med tidligere teori og med laboratoriemålingerne. "Vi udviklede en model for, hvordan methanol opfører sig i magnetfelter, ud fra kvantemekanikkens principper. Snart, vi fandt god overensstemmelse mellem de teoretiske beregninger og de tilgængelige eksperimentelle data. Det gav os tillid til at ekstrapolere til forhold, vi forventer i rummet, "forklarer Boy Lankhaar.

Stadig, opgaven viste sig at være overraskende udfordrende. Teoretiske kemikere Ad van der Avoird og Gerrit Groenenboom, begge ved Radboud Universitet i Holland, nødvendig for at foretage nye beregninger og korrigere tidligere arbejde. "Da methanol er et relativt simpelt molekyle, vi troede først, at projektet ville være let. I stedet, det viste sig at være meget kompliceret, fordi vi var nødt til at beregne egenskaberne for methanol i detaljer, «siger Ad van der Avoird.

De nye resultater åbner nye muligheder for at forstå magnetfelter i universet. De viser også, hvordan problemer kan løses inden for astrokemi - hvor disciplinerne astronomi og kemi mødes. Huib Jan van Langevelde, teammedlem og astronom ved Joint Institute for VLBI Eric og Leiden University, forklarer. "Det er fantastisk, at sådanne detaljerede beregninger er nødvendige for at afsløre den molekylære kompleksitet, som vi har brug for for at fortolke de meget nøjagtige målinger, vi foretager med nutidens bedste radioteleskoper. Det kræver eksperter fra både kemi og astrofysikdiscipliner for at muliggøre nye opdagelser i fremtiden om molekyler , magnetfelter og stjernedannelse, " han siger.