Forskere opdager et nyt molekyle i rummet

Ny forskning fra gruppen af ​​MIT-professor Brett McGuire har afsløret tilstedeværelsen af ​​et hidtil ukendt molekyle i rummet. Holdets oplæg med åben adgang, "Rotational Spectrum and First Interstellar Detection of 2-Methoxyethanol Using ALMA Observations of NGC 6334I," blev offentliggjort i 12. april-udgaven af ​​The Astrophysical Journal Letters .

Zachary T.P. Fried, en kandidatstuderende i McGuire-gruppen og hovedforfatteren af ​​publikationen, arbejdede på at samle et puslespil bestående af brikker indsamlet fra hele kloden, der strækker sig ud over MIT til Frankrig, Florida, Virginia og København, for at opnå denne spændende opdagelse.

"Vores gruppe forsøger at forstå, hvilke molekyler der er til stede i områder af rummet, hvor stjerner og solsystemer i sidste ende vil tage form," forklarer Fried. "Dette giver os mulighed for at sammensætte, hvordan kemi udvikler sig sideløbende med stjerne- og planetdannelsesprocessen. Det gør vi ved at se på molekylernes rotationsspektre, de unikke mønstre af lys, de afgiver, når de tumler ende-over-ende i rummet.

"Disse mønstre er fingeraftryk (stregkoder) for molekyler. For at opdage nye molekyler i rummet skal vi først have en idé om, hvilket molekyle vi vil lede efter, derefter kan vi optage dets spektrum i laboratoriet her på Jorden, og så til sidst kig efter det spektrum i rummet ved hjælp af teleskoper."

Søgning efter molekyler i rummet

McGuire Group er for nylig begyndt at bruge maskinlæring til at foreslå gode målmolekyler at søge efter. I 2023 foreslog en af ​​disse maskinlæringsmodeller, at forskerne målrettede mod et molekyle kendt som 2-methoxyethanol.

"Der er en række 'methoxy'-molekyler i rummet, såsom dimethylether, methoxymethanol, ethylmethylether og methylformiat, men 2-methoxyethanol ville være den største og mest komplekse nogensinde set," siger Fried.

For at detektere dette molekyle ved hjælp af radioteleskopobservationer, skulle gruppen først måle og analysere dets rotationsspektrum på Jorden. Forskerne kombinerede eksperimenter fra University of Lille (Lille, Frankrig), New College of Florida (Sarasota, Florida) og McGuire-laboratoriet ved MIT for at måle dette spektrum over et bredbåndsområde af frekvenser, der spænder fra mikrobølge til sub-millimeter bølgeregimer (ca. 8 til 500 gigahertz).

Dataene indsamlet fra disse målinger tillod en søgning efter molekylet ved hjælp af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) observationer mod to separate stjernedannende områder:NGC 6334I og IRAS 16293-2422B. Medlemmer af McGuire-gruppen analyserede disse teleskopobservationer sammen med forskere ved National Radio Astronomy Observatory (Charlottesville, Virginia) og Københavns Universitet, Danmark.

"I sidste ende observerede vi 25 rotationslinjer af 2-methoxyethanol, der var på linje med det molekylære signal observeret mod NGC 6334I (stregkoden matchede), hvilket resulterede i en sikker påvisning af 2-methoxyethanol i denne kilde," siger Fried. "Dette gjorde det muligt for os derefter at udlede fysiske parametre for molekylet mod NGC 6334I, såsom dets overflod og excitationstemperatur. Det muliggjorde også en undersøgelse af de mulige kemiske dannelsesveje fra kendte interstellare forstadier."

Vi ser fremad

Molekylære opdagelser som denne hjælper forskerne til bedre at forstå udviklingen af ​​molekylær kompleksitet i rummet under stjernedannelsesprocessen. 2-methoxyethanol, som indeholder 13 atomer, er ret stort for interstellare standarder - fra 2021 blev der kun påvist seks arter større end 13 atomer uden for solsystemet, mange af McGuires gruppe, og alle eksisterede som ringede strukturer.

"Fortsatte observationer af store molekyler og efterfølgende afledninger af deres overflod giver os mulighed for at fremme vores viden om, hvor effektivt store molekyler kan dannes, og ved hvilke specifikke reaktioner de kan produceres," siger Fried.

"Derudover, da vi opdagede dette molekyle i NGC 6334I, men ikke i IRAS 16293-2422B, blev vi præsenteret for en unik mulighed for at se på, hvordan de forskellige fysiske forhold af disse to kilder kan påvirke den kemi, der kan forekomme."

Flere oplysninger: Zachary T. P. Fried et al., Rotationsspektrum og første interstellar detektion af 2-methoxyethanol ved hjælp af ALMA-observationer af NGC 6334I, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad37ff

Journaloplysninger: Astrofysiske journalbreve

Leveret af Massachusetts Institute of Technology

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.