เครดิตรูปภาพ: NRAO
ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์สีเขียวของโรเบิร์ตซีเบิร์ด (GBT) มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติได้ค้นพบโมเลกุลใหม่สองโมเลกุลในเมฆระหว่างดวงดาวใกล้ใจกลางกาแล็กซี่ทางช้างเผือก การค้นพบนี้เป็นการตรวจจับโมเลกุลใหม่ของ GBT เป็นครั้งแรกและกำลังช่วยเหลือนักดาราศาสตร์ให้เข้าใจกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งโมเลกุลขนาดใหญ่ก่อตัวขึ้นในอวกาศ
โพรเพนอลโมเลกุล 8 อะตอมและโพรเพนโมเลกุล 10 อะตอมถูกตรวจพบในเมฆก๊าซและฝุ่นละอองขนาดใหญ่ซึ่งอยู่ห่างออกไป 26,000 ปีแสงในพื้นที่ที่เรียกว่า Sagittarius B2 เมฆดังกล่าวซึ่งมักพบเจอในช่วงหลายปีแสงเป็นวัตถุดิบที่ก่อตัวดาวฤกษ์ใหม่
“ แม้ว่าจะหายากมากตามมาตรฐานของโลกเมฆดวงดาวเหล่านี้เป็นที่ตั้งของปฏิกิริยาทางเคมีที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นในช่วงหลายแสนล้านหรือล้านปี” ม.ค. เอ็มฮอลลิสจากศูนย์การบินอวกาศของนาซาก็อดดาร์ดในกรีนเบลท์ เมื่อเวลาผ่านไปโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นสามารถก่อตัวขึ้นในเมฆเหล่านี้ อย่างไรก็ตามในปัจจุบันยังไม่มีทฤษฏีที่เป็นที่ยอมรับว่ามีการสร้างโมเลกุลของดวงดาวที่ประกอบด้วยอะตอมมากกว่า 5 อะตอมอย่างไร”
จนถึงขณะนี้มีการค้นพบโมเลกุลต่าง ๆ ประมาณ 130 โมเลกุลในเมฆระหว่างดวงดาว โมเลกุลเหล่านี้ส่วนใหญ่มีอะตอมจำนวนน้อยและมีเพียงไม่กี่โมเลกุลที่มีแปดอะตอมขึ้นไปที่พบในเมฆระหว่างดวงดาว ทุกครั้งที่ค้นพบโมเลกุลใหม่มันจะช่วย จำกัด เคมีการก่อตัวและธรรมชาติของฝุ่นละอองระหว่างดวงดาวซึ่งเชื่อกันว่าเป็นแหล่งก่อตัวของโมเลกุลระหว่างดวงดาวที่ซับซ้อนที่สุด
Hollis ร่วมมือกับ Anthony Remijan เช่นกันกับ NASA Goddard; Frank J. Lovas จากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติใน Gaithersburg, Md; Harald Mollendal แห่งมหาวิทยาลัยออสโลนอร์เวย์; และ Philip R. Jewell แห่งหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติ (NRAO) ใน Green Bank, W.Va ผลลัพธ์ของพวกเขาได้รับการยอมรับสำหรับการตีพิมพ์ใน Astrophysical Journal Letters
ในการทดลอง GBT พบว่ามีอัลดีไฮด์สามโมเลกุลถูกสังเกตและดูเหมือนว่าจะเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนอย่างง่ายซึ่งอาจเกิดขึ้นบนพื้นผิวของเมล็ดระหว่างดวงดาว อัลดีไฮด์คือโมเลกุลที่มีกลุ่มอัลดีไฮด์ (CHO): อะตอมของคาร์บอนที่ถูกพันธะกับอะตอมไฮโดรเจนและถูกพันธะคู่กับอะตอมออกซิเจน พันธะที่เหลืออยู่ในพันธะอะตอมคาร์บอนเดียวกันกับส่วนที่เหลือของโมเลกุล
เริ่มต้นด้วยโพรพิแนล (HC2CHO) ก่อนหน้านี้โพรเพน (CH2CHCHO) เกิดขึ้นจากการเติมไฮโดรเจนสองอะตอม โดยโพรเพนกระบวนการเดียวกัน (CH3CH2CHO) เกิดขึ้นจากโพรเพน
หลังจากโมเลกุลเหล่านี้ก่อตัวขึ้นบนเม็ดฝุ่นระหว่างดวงดาวพวกมันอาจถูกขับออกมาเป็นก๊าซกระจาย หากมีโมเลกุลที่สะสมอยู่ในแก๊สมากพอจะสามารถตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ในขณะที่โมเลกุลหมุนไปจนจบพวกมันจะเปลี่ยนจากสถานะพลังงานการหมุนหนึ่งไปสู่อีกสถานะหนึ่งเปล่งคลื่นวิทยุที่ความถี่แม่นยำ "ครอบครัว" ของความถี่วิทยุที่ปล่อยออกมาจากโมเลกุลหนึ่ง ๆ นั้นสร้าง "ลายนิ้วมือ" ที่เป็นเอกลักษณ์ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้เพื่อระบุโมเลกุลนั้น นักวิทยาศาสตร์ระบุอัลดีไฮด์สองตัวใหม่โดยการตรวจจับความถี่ของการปล่อยคลื่นวิทยุในสิ่งที่เรียกว่าภูมิภาค K-band (18 ถึง 26 GHz) ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า
“ โมเลกุลของดวงดาวนั้นถูกระบุด้วยความถี่ที่เป็นเอกลักษณ์ของสเปกตรัมการหมุนของแต่ละโมเลกุล” Lovas กล่าว “ สิ่งเหล่านี้สามารถวัดได้โดยตรงในห้องปฏิบัติการหรือคำนวณจากข้อมูลที่วัดได้ ในกรณีนี้เราใช้ความถี่สเปกตรัมที่คำนวณได้จากการวิเคราะห์ข้อมูลวรรณกรรม”
โมเลกุลเชิงซ้อนในอวกาศเป็นที่สนใจด้วยเหตุผลหลายประการรวมถึงความเป็นไปได้ในการเชื่อมโยงกับการก่อตัวของโมเลกุลที่มีความสำคัญทางชีวภาพในโลกยุคแรก โมเลกุลที่ซับซ้อนอาจก่อตัวขึ้นบนโลกยุคแรกหรืออาจก่อตัวเป็นครั้งแรกในเมฆระหว่างดวงดาวและถูกส่งไปยังพื้นผิวโลก
โมเลกุลกับกลุ่มอัลดีไฮด์นั้นน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากโมเลกุลที่มีความสำคัญทางชีวภาพหลายอย่างรวมถึงตระกูลน้ำตาลโมเลกุลเป็นอัลดีไฮด์
“ GBT สามารถใช้ในการสำรวจความเป็นไปได้อย่างเต็มที่ว่าเคมีพรีไบโอติกจำนวนมากอาจเกิดขึ้นในอวกาศนานก่อนที่มันจะเกิดขึ้นบนดาวเคราะห์ที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่” Remijan กล่าว “ ดาวหางก่อตัวขึ้นจากเมฆระหว่างดวงดาวและทิ้งระเบิดดาวเคราะห์ที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่อย่างไม่หยุดยั้งในช่วงแรก หลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ของเราเป็นเครื่องยืนยันถึงสิ่งนี้ ดังนั้นดาวหางอาจเป็นยานส่งของโมเลกุลอินทรีย์ที่จำเป็นต่อชีวิตเพื่อเริ่มต้นบนดาวเคราะห์ดวงใหม่”
การทดลองในห้องปฏิบัติการยังแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาการเติมอะตอมมิก - คล้ายกับที่สันนิษฐานว่าเกิดขึ้นในเมฆระหว่างดวงดาว - มีบทบาทในการสังเคราะห์โมเลกุลที่ซับซ้อนโดยการทำให้ไอโซโทปที่ประกอบด้วยโมเลกุลที่ง่ายกว่าเช่นน้ำคาร์บอนไดออกไซด์และเมทานอล ดังนั้นการทดลองในห้องปฏิบัติการจึงสามารถคิดค้นส่วนประกอบน้ำแข็งต่าง ๆ เพื่อพยายามผลิตอัลดีไฮด์ที่ตรวจพบด้วย GBT
“ การตรวจจับอัลดีไฮด์สองตัวใหม่ซึ่งเกี่ยวข้องกับเส้นทางเคมีทั่วไปที่เรียกว่าการเติมไฮโดรเจนแสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้นเกิดขึ้นเป็นประจำในเมฆระหว่างดวงดาวและกลไกที่ค่อนข้างเรียบง่ายอาจสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ออกมา ตอนนี้ GBT เป็นเครื่องมือสำคัญในการสำรวจวิวัฒนาการทางเคมีในอวกาศ” Hollis กล่าว
GBT เป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุนำทางที่ใหญ่ที่สุดในโลก มันดำเนินการโดย NRAO
“ เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และความแม่นยำสูงของ GBT ช่วยให้เราสามารถศึกษาเมฆระหว่างดวงดาวขนาดเล็กที่สามารถดูดซับรังสีจากแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างจ้า ความไวและความยืดหยุ่นของกล้องโทรทรรศน์ทำให้เรามีเครื่องมือใหม่ที่สำคัญสำหรับการศึกษาโมเลกุลระหว่างดวงดาวที่ซับซ้อน” Jewell กล่าว
หอดูดาววิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติดำเนินการภายใต้ข้อตกลงความร่วมมือโดย Associated Universities, Inc.
แหล่งต้นฉบับ: NRAO News Release
