ไขปริศนา! การค้นพบโมเลกุลอินทรีย์อธิบายการเรืองแสงอินฟราเรดของจักรวาล

NATIONAL HARBOR, Md. — เอกภพเต็มไปด้วยแสงอินฟราเรดที่ส่องแสงระยิบระยับ และนักดาราศาสตร์ได้พยายามค้นหาสาเหตุมานานหลายทศวรรษ แต่ตอนนี้ พวกเขาได้กำหนดแหล่งที่มาของรังสีคอสมิกที่แปลกประหลาดนี้แล้ว: มันถูกปล่อยออกมาจากโมเลกุลอินทรีย์ที่เรียกว่าเบนโซไนไทรล์ ซึ่งดูเหมือนว่าจะแทรกซึมทุกส่วนของจักรวาลที่รู้จัก นักวิจัยได้นำเสนอข้อค้นพบของพวกเขาที่นี่ในการประชุมครั้งที่ 231 ของ American Astronomical Society





เบนโซไนไทรล์จัดอยู่ในกลุ่มโมเลกุลที่เรียกว่าพอลิไซคลิก อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) แม้ว่าจะฟังดูเหมือนการจำแนกโมเลกุลที่มีกลิ่น แต่คำว่า 'อะโรมาติก' จริงๆ แล้วไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับกลิ่นในกรณีนี้ คำนี้ใช้ในเคมีอินทรีย์เพื่ออธิบายรูปร่างคล้ายวงแหวนของโมเลกุล นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบโมเลกุล PAH หลายร้อยชนิดบนโลก และนักดาราศาสตร์ได้สงสัยมานานแล้วว่า PAHs อาจมีส่วนรับผิดชอบต่อการเรืองแสงอินฟราเรดลึกลับในอวกาศ แต่ยังไม่มีใครพบหลักฐานที่แน่ชัดว่าพวกมันมีอยู่ในอวกาศ จนถึงตอนนี้

การใช้ข้อมูลใหม่จากกล้องโทรทรรศน์กรีนแบงค์ (GBT) ในเวสต์เวอร์จิเนีย นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบ 'ลายนิ้วมือวิทยุที่น่าเชื่อถือของญาติสนิทและสารตั้งต้นทางเคมีของ PAHs ซึ่งเป็นโมเลกุล benzonitrile' เป็นครั้งแรก เจ้าหน้าที่ของ National Radio Astronomy หอดูดาว (NRAO) ในเมืองชาร์ลอตส์วิลล์ รัฐเวอร์จิเนีย กล่าวในแถลงการณ์ . ทีมวิจัยที่ทำการค้นพบนี้นำโดย Brett McGuire นักโหราศาสตร์ของ NRAO [ 8 ความลึกลับทางดาราศาสตร์ที่ทำให้งงงวย ]

แม้ว่านักวิจัยเชื่อว่าเบนโซไนไทรล์มีหน้าที่ในการแผ่รังสีอินฟราเรดลึกลับ แต่พวกเขาก็ค้นพบมันโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่วัดคลื่นวิทยุ ซึ่งประกอบขึ้นจากส่วนต่าง ๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า McGuire และทีมของเขาใช้ GBT ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่มีจานขนาด 100 เมตรขนาดมหึมา เพื่อดูสเปกตรัมวิทยุที่มาจากเมฆโมเลกุลราศีพฤษภ ซึ่งเป็นเนบิวลาที่ก่อตัวดาวฤกษ์ซึ่งอยู่ห่างจาก โลก เมื่อพวกเขาเห็นแหลมปากโป้งในข้อมูลที่บ่งชี้ว่ามีเบนโซไนไทรล์



แมคไกวร์กล่าวในแถลงการณ์ว่า 'การสังเกตการณ์ทางวิทยุใหม่เหล่านี้ทำให้เรามีข้อมูลเชิงลึกมากกว่าการสังเกตการณ์อินฟราเรดที่สามารถให้ได้ 'แม้ว่าเราจะยังไม่ได้สังเกตโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนโดยตรง แต่เราเข้าใจเคมีของพวกมันค่อนข้างดี ตอนนี้เราสามารถติดตาม breadcrumbs เคมีจากโมเลกุลง่าย ๆ เช่น benzonitrile ไปจนถึง PAHs ที่ใหญ่กว่าเหล่านี้'

กล้องโทรทรรศน์กรีนแบงค์ตรวจพบโมเลกุลอะโรมาติกเบนโซไนไทรล์ในเมฆโมเลกุลทอรัส 1 (TMC-1)

กล้องโทรทรรศน์กรีนแบงค์ตรวจพบโมเลกุลอะโรมาติกเบนโซไนไทรล์ในเมฆโมเลกุลทอรัส 1 (TMC-1)(เครดิตรูปภาพ: B. McGuire/B. Saxton/NRAO/AUI/NSF)



PAHs มีอยู่มากมายบนโลก และสามารถพบได้ในอาหาร ยารักษาโรค ควันบุหรี่ และมลพิษทางอากาศ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่ทุกคนได้เห็นโมเลกุลดังกล่าวในอวกาศโดยใช้ดาราศาสตร์วิทยุ แม้ว่า PAHs จะเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ แต่ก็เป็นเพียงแค่เม็ดฝุ่นเล็กๆ จากมุมมองของจักรวาล 'โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของ Benzonitrile ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหยอกล้อลายเซ็นวิทยุที่โดดเด่นซึ่งเป็น 'มาตรฐานทองคำ' เมื่อยืนยันการมีอยู่ของโมเลกุลในอวกาศ' เจ้าหน้าที่ NRAO กล่าว

แม้ว่านักวิทยาศาสตร์คิดว่าโมเลกุล PAH จะก่อตัวขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์ที่ร้อนและมีวิวัฒนาการ แต่เบนโซไนไทรล์ถูกตรวจพบในเมฆโมเลกุลที่เย็นจัด เบนโซไนไทรล์ที่นักวิจัยตรวจพบนั้นมีปริมาณมากกว่าปริมาณที่คำนวณโดยใช้แบบจำลองทางเคมีถึงสี่เท่า

'ความไม่ตรงกันระหว่างการสังเกตและแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีเบนโซไนไทรล์ที่สังเกตได้ในระดับต่ำ แต่การตรวจจับยังคงมีความสำคัญในการจำกัดแบบจำลองทางเคมี' คริสตินจ็อบลินนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ระดับโมเลกุลจากมหาวิทยาลัยตูลูสในฝรั่งเศสและโฮเซ่ Cernicharo แห่งสถาบัน วัสดุศาสตร์แห่งมาดริดเขียนไว้ในบทความมุมมองที่มาพร้อมกับรายงานการวิจัยฉบับใหม่ที่อธิบายการค้นพบนี้



ทั้งกระดาษและมุมมองประกอบเป็น ตีพิมพ์วันนี้ (12 ม.ค.) ในวารสาร Science .

อีเมล Hanneke Weitering ที่ hweitering@guesswhozoo.com หรือติดตามเธอ จ่าฝูง . ตามเรามา @Spacedotcom , Facebook และ Google+ . บทความต้นฉบับเกี่ยวกับ guesswhozoo.com .