Mobile-Menu

Alkohol w kosmosie Pierwsze wykrycie ciężkiego metanolu w przestrzeni kosmicznej

Źródło: komunikat prasowy Instytut Radioastronomii im. Maxa Plancka | Tłumaczenie wykonane przez sztuczną inteligencję 4 min Czas czytania

Related Vendor

Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Wszechświat kryje w sobie wiele zaskakujących odkryć. Naukowcy z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka po raz pierwszy wykryli w chmurze międzygwiezdnej ciężki metanol (CD3OD). Uważa się go za zalążek złożonych cząsteczek organicznych i pozwala on wyciągnąć wnioski na temat tego, jak powstają gwiazdy i planety z niezwykle zimnego gazu międzygwiezdnego i pyłu.

Chmura molekularna Perseusza znajduje się w odległości około 1000 lat świetlnych od Ziemi. Wokół co najmniej jednej z bardzo młodych gwiazd, które wciąż znajdują się w jej wnętrzu, występuje rzadka forma alkoholu organicznego – metanol. W najnowszym badaniu udało się wykryć tę substancję w przestrzeni kosmicznej po raz pierwszy w historii.(Zdjęcie: Ekaterina Moerova / MPIfR; tło: NASA, CXC, SSC, NOAO, DSS; obraz 3D metanolu: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Methanol#section=3D-Conformer)
Chmura molekularna Perseusza znajduje się w odległości około 1000 lat świetlnych od Ziemi. Wokół co najmniej jednej z bardzo młodych gwiazd, które wciąż znajdują się w jej wnętrzu, występuje rzadka forma alkoholu organicznego – metanol. W najnowszym badaniu udało się wykryć tę substancję w przestrzeni kosmicznej po raz pierwszy w historii.
(Zdjęcie: Ekaterina Moerova / MPIfR; tło: NASA, CXC, SSC, NOAO, DSS; obraz 3D metanolu: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Methanol#section=3D-Conformer)

Metanol (CH3OH) – najprostszy alkohol organiczny – odgrywa kluczową rolę w powstawaniu złożonych związków organicznych w przestrzeni międzygwiezdnej. W ramach badań prowadzonych przez Arnauda Belloche’a z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka astronomowie po raz pierwszy wykryli w kosmosie całkowicie deuterowany metanol (CD3OD). W tym „ciężkim metanolu” wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione deuterem. Pozwala to na weryfikację kluczowych przewidywań modeli chemicznych.

Kluczowa cząsteczka w kosmicznym koktajlu

Już w bardzo młodych układach gwiezdnych występują złożone cząsteczki, takie jak izopropanol. Eksperymenty wskazują, że powstają one na powierzchni oblodzonych ziaren pyłu, jeszcze zanim gwiazda w ogóle zacznie świecić. Metanol odgrywa w tym procesie kluczową rolę: na cząstkach pyłu może powoli reagować z atomami, takimi jak węgiel, tlen i wodór, tworząc coraz większe związki. Gdy tylko gwiazda zaczyna świecić i ogrzewa swoje otoczenie, złożone cząsteczki organiczne są uwalniane w postaci gazu. Od tego momentu ich sygnatury można obserwować za pomocą teleskopów takich jak Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) – sieci radioteleskopów na chilijskiej pustyni Atacama.

Aby zrozumieć, jakie reakcje i procesy mają kluczowe znaczenie dla powstawania złożonych cząsteczek, potrzebny jest jak najpełniejszy wykaz związków chemicznych występujących w otoczeniu bardzo młodych gwiazd. Cząsteczki deuterowane są szczególnie interesujące, ponieważ powstają wyłącznie w ekstremalnie niskich temperaturach, typowych dla wczesnych faz formowania się gwiazd. W centrum uwagi znajduje się metanol: od powszechnej postaci podstawowej z normalnym wodorem, poprzez rzadsze formy deuterowane raz lub wielokrotnie, aż po postać całkowicie deuterowaną. Dotychczas istniała tu luka obserwacyjna.

Wyjątkowe odkrycie w chmurze molekularnej Perseusza

W ramach programu Alma o nazwie Compass (Complex Organic Molecules in Protostars with Alma Spectral Surveys) naukowcy obserwowali jedenaście młodych układów gwiezdnych. Wśród nich znajduje się protogwiazda IRAS4A2, położona w odległości około 1 000 lat świetlnych w chmurze molekularnej Perseusza. To właśnie tam zespół po raz pierwszy wykrył jednoznaczny sygnał charakterystyczny dla całkowicie deuterowanego metanolu (CD₃OD). Jest to ponadto pierwsza w historii obserwacja cztero-deuterowanej cząsteczki międzygwiezdnej.

„Deuteracja pozwala nam śledzić rozwój chemiczny cząsteczek podczas powstawania gwiazd i planet” – wyjaśnia Silvia Spezzano, kierowniczka grupy badawczej w Instytucie Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka i współautorka najnowszego badania. „W ten sposób możemy zrozumieć ich skład chemiczny, a ostatecznie także to, w jaki sposób złożoność molekularna przenosi się z chmur międzygwiazdowych do układów planetarnych”.

Modele teoretyczne nie pokrywają się z wynikami eksperymentów

Zespołowi udało się nie tylko potwierdzić istnienie CD3OD za pomocą IRAS4A2, ale nawet określić częstotliwość występowania różnych wariantów metanolu. Okazuje się, że forma całkowicie deuterowana występuje około sto razy częściej niż przewidywały to teorie. Żaden z dostępnych obecnie modeli chemicznych nie jest w stanie wyjaśnić tak dużego udziału CD3OD. „Wydaje się zatem, że we wszystkich tych modelach brakuje kluczowego procesu, który sprzyja tworzeniu się wielokrotnie deuterowanego metanolu” – wyjaśnia kierownik badania, dr Arnaud Belloche.

Dane z IRAS4A2 zawierają jeszcze więcej informacji: występują w nich niezidentyfikowane linie spektralne. Biorąc pod uwagę wykrycie CD3OD, astronomowie spodziewają się, że niektóre z tych linii mogą pochodzić od wielokrotnie deuterowanych form metanolu, CH2DOD i CHD2OD. Trwają już prace nad odpowiednimi danymi laboratoryjnymi, których wciąż brakuje do pewnego potwierdzenia. „W Centrum Badań Astrochemicznych przy Instytucie Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka realizujemy systematyczny program laboratoryjny mający na celu zbadanie widm deuterowanych złożonych cząsteczek organicznych, w tym CH2DOD i CHD2OD” – informuje Spezzano. Kierownik badań Belloche dodaje: „Widać tu, jak ważna jest wzajemna współpraca między obserwacją, eksperymentem i modelowaniem”. Równolegle z obecnym badaniem opublikowanych zostanie jeszcze sześć innych, które powstały w ramach projektu Compass. Wszystkie one rzucają światło na różnorodność złożonych cząsteczek organicznych w przestrzeni kosmicznej.

Zapisz się do newslettera już teraz

Nie przegap naszych najlepszych treści

Klikając „Zapisz się do newslettera”, wyrażam zgodę na przetwarzanie i wykorzystywanie moich danych zgodnie z formularzem zgody (rozwiń, aby poznać szczegóły) i akceptuję warunki korzystania. Więcej informacji znajdziesz w naszej polityce prywatności. Wyrażenie zgody dotyczy w szczególności przesyłania biuletynów redakcyjnych drogą elektroniczną oraz łączenia danych w celach marketingowych z wybranymi partnerami reklamowymi (np. LinkedIn, Google, Meta).

Rozwiń, aby poznać szczegóły Twojej zgody

Oryginalnapublikacja: Belloche, A. i in.: Złożone cząsteczki organiczne w protogwiazdach na podstawie badań spektralnych ALMA (COMPASS) – VII. Pierwsze międzygwiezdne wykrycie w pełni deuterowanego metanolu, Astronomy & Astrophysics 714 (2026); DOI: 10.1051/0004-6361/202558725

Powiązane treści