Tín dụng hình ảnh: NRAO
Một nhóm các nhà khoa học sử dụng Quỹ Khoa học Quốc gia, Robert Robert Byrd, Ngân hàng Kính viễn vọng Ngân hàng Xanh (GBT) đã phát hiện ra hai phân tử mới trong một đám mây liên sao gần trung tâm Dải Ngân hà. Phát hiện này là phát hiện đầu tiên của GBT, về các phân tử mới và đã giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về các quá trình phức tạp mà các phân tử lớn hình thành trong không gian.
Phân tử propenal 8 nguyên tử và propanal phân tử 10 nguyên tử được phát hiện trong một đám mây khí và bụi lớn cách đó 26.000 năm ánh sáng trong một khu vực được gọi là Sagittarius B2. Những đám mây như vậy, thường là nhiều năm ánh sáng, là nguyên liệu thô mà từ đó các ngôi sao mới được hình thành.
Mặc dù rất hiếm khi xảy ra theo tiêu chuẩn Trái đất, những đám mây liên sao này là nơi xảy ra các phản ứng hóa học phức tạp xảy ra trong hàng trăm nghìn hoặc hàng triệu năm, ông Jan M. Hollis thuộc Trung tâm bay vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Md. Theo thời gian, ngày càng nhiều phân tử phức tạp có thể được hình thành trong những đám mây này. Tuy nhiên, hiện tại, không có lý thuyết nào được chấp nhận để giải quyết cách thức các phân tử giữa các vì sao chứa hơn 5 nguyên tử được hình thành.
Cho đến nay, khoảng 130 phân tử khác nhau đã được phát hiện trong các đám mây liên sao. Hầu hết các phân tử này chứa một số lượng nhỏ các nguyên tử và chỉ có một vài phân tử có tám nguyên tử trở lên được tìm thấy trong các đám mây liên sao. Mỗi khi một phân tử mới được phát hiện, nó giúp hạn chế hóa học hình thành và bản chất của các hạt bụi liên sao, được cho là nơi hình thành của hầu hết các phân tử liên sao phức tạp.
Hollis hợp tác với Anthony Remijan, cũng thuộc NASA Goddard; Frank J. Lovas thuộc Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia tại Gaithersburg, Md.; Harald Mollendal thuộc Đại học Oslo, Na Uy; và Philip R. Jewell thuộc Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) ở Green Bank, W.Va. Kết quả của họ đã được chấp nhận để công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
Trong thí nghiệm GBT, ba phân tử aldehyd đã được quan sát và dường như có liên quan bởi các phản ứng bổ sung hydro đơn giản, có thể xảy ra trên bề mặt của các hạt liên sao. Một aldehyd là một phân tử có chứa nhóm aldehyd (CHO): một nguyên tử carbon liên kết đơn với một nguyên tử hydro và liên kết đôi với một nguyên tử oxy; liên kết còn lại trên cùng một nguyên tử carbon liên kết với phần còn lại của phân tử.
Bắt đầu với propynal được báo cáo trước đó (HC2CHO), propenal (CH2CHCHO) được hình thành bằng cách thêm hai nguyên tử hydro. Theo cùng một quá trình propanal (CH3CH2CHO) được hình thành từ propenal.
Sau khi các phân tử này được hình thành trên các hạt bụi liên sao, chúng có thể bị đẩy ra dưới dạng khí khuếch tán. Nếu đủ các phân tử tích lũy trong khí, chúng có thể được phát hiện bằng kính viễn vọng vô tuyến. Khi các phân tử quay đầu cuối, chúng thay đổi từ trạng thái năng lượng quay này sang trạng thái năng lượng quay khác, phát ra sóng vô tuyến ở tần số chính xác. Các tần số vô tuyến của gia đình và các tần số vô tuyến được phát ra bởi một phân tử cụ thể tạo thành một dấu vân tay độc đáo, mà các nhà khoa học có thể sử dụng để xác định phân tử đó. Các nhà khoa học đã xác định hai aldehyd mới bằng cách phát hiện một số tần số phát xạ vô tuyến trong vùng được gọi là vùng băng tần K (18 đến 26 GHz) của phổ điện từ.
Các phân tử Interstellar được xác định bằng các tần số duy nhất cho phổ quay của từng phân tử, theo ông Lovas. Những thứ này được đo trực tiếp trong phòng thí nghiệm hoặc được tính toán từ dữ liệu đo được. Trong trường hợp này, chúng tôi đã sử dụng tần số phổ tính toán dựa trên phân tích dữ liệu tài liệu.
Các phân tử phức tạp trong không gian được quan tâm vì nhiều lý do, bao gồm cả mối liên hệ có thể của chúng với sự hình thành các phân tử có ý nghĩa sinh học trên Trái đất sơ khai. Các phân tử phức tạp có thể đã hình thành trên Trái đất sơ khai, hoặc chúng có thể lần đầu tiên hình thành trong các đám mây liên sao và được vận chuyển lên bề mặt Trái đất.
Các phân tử với nhóm aldehyd đặc biệt thú vị vì một số phân tử có ý nghĩa sinh học, bao gồm một họ các phân tử đường, là aldehyd.
Remijan có thể được sử dụng để khám phá đầy đủ khả năng một lượng đáng kể hóa học prebiotic có thể xảy ra trong không gian từ lâu trước khi nó xảy ra trên một hành tinh mới được hình thành, ông Remijan nói. Sao chổi được hình thành từ những đám mây liên sao và không ngừng bắn phá một hành tinh mới được hình thành sớm trong lịch sử của nó. Miệng núi lửa trên mặt trăng của chúng tôi chứng thực điều này. Do đó, sao chổi có thể là phương tiện phân phối cho các phân tử hữu cơ cần thiết cho sự sống bắt đầu trên một hành tinh mới.
Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cũng chứng minh rằng các phản ứng cộng nguyên tử - tương tự như các phản ứng giả định xảy ra trong các đám mây giữa các vì sao - đóng vai trò tổng hợp các phân tử phức tạp bằng cách cho các ion chứa các phân tử đơn giản hơn như nước, carbon dioxide và metanol vào liều lượng bức xạ ion hóa. Do đó, các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm hiện có thể được phát minh với các thành phần băng khác nhau để cố gắng sản xuất các aldehyd quan sát được với GBT.
Phát hiện hai aldehyd mới, có liên quan đến một con đường hóa học phổ biến gọi là bổ sung hydro, chứng minh rằng sự tiến hóa đến các loài phức tạp hơn xảy ra thường xuyên trong các đám mây giữa các vì sao và một cơ chế tương đối đơn giản có thể tạo ra các phân tử lớn từ các hạt nhỏ hơn. GBT hiện là công cụ chính trong việc khám phá sự tiến hóa hóa học trong không gian, Hollis nói.
GBT là kính viễn vọng vô tuyến có thể điều khiển hoàn toàn lớn nhất thế giới; nó được vận hành bởi NRAO.
Có đường kính lớn và độ chính xác cao của GBT cho phép chúng tôi nghiên cứu các đám mây nhỏ giữa các vì sao có thể hấp thụ bức xạ từ nguồn sáng, nền. Độ nhạy và tính linh hoạt của kính thiên văn đã cho chúng tôi một công cụ mới quan trọng để nghiên cứu các phân tử liên sao phức tạp, theo ôngellell.
Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia là một cơ sở của Quỹ khoa học quốc gia, được vận hành theo thỏa thuận hợp tác của Associated University, Inc.
Nguồn gốc: Bản tin NRAO
