Исследователи обнаружили новую молекулу в космосе
Спектр (лат. spectrum «виде́ние») в физике — скалярная функция частоты ν {\displaystyle \nu } , длины волны λ {\displaystyle \lambda } или, реже, другой физической величины (например, энергии, массы частиц), определяющая «относительную представленность» значений данной величины в изучаемом объекте: сложном сигнале, многокомпонентной среде и пр.. С точностью до нормировки совпадает с плотностью или рядом распределения соответствующей величины. Обычно под спектром подразумевается электромагнитный (или акустический) спектр, задающий распределение частот / длин волн электромагнитного излучения (или упругих колебаний). Википедия
ALMA (премия) — премия, присуждаемая латиноамериканским актёрам, режиссёрам, музыкантам и художникам (в кинематографе) за продвижение положительного образа латиноамериканца в данной индустрии. Atacama Large Millimeter Array — астрономическая обсерватория в Чили. Википедия
Читайте также:Учёные обнаружили гигантское кольцо из "кирпичиков жизни" в 446 световых годах от ЗемлиВес черной дыры поразил ученых
Закари Т.П. Фрид, аспирант группы Макгуайра и ведущий автор публикации, работал над составлением головоломки, состоящей из частей, собранных со всего мира, от Массачусетского технологического института до Франции, Флориды, Вирджинии и Копенгагена, чтобы достичь этой захватывающей цели.
«Наша группа пытается понять, какие молекулы присутствуют в регионах космоса, где в конечном итоге примут форму звезды и солнечные системы», — объясняет Фрид. «Это позволяет нам собрать воедино то, как химия развивается параллельно с процессом формирования звезд и планет. Мы делаем это, глядя на спектры вращения молекул, уникальные узоры света, которые они испускают, когда падают в космосе.
«Эти шаблоны являются отпечатками пальцев (штрих-кодами) молекул. Чтобы обнаружить новые молекулы в космосе, мы сначала должны иметь представление о том, какую молекулу мы хотим искать, затем мы можем записать ее спектр в лаборатории здесь, на Земле, и, наконец, мы ищем этот спектр в космосе с помощью телескопов».
В поисках молекул в космосе
Группа Макгуайра недавно начала использовать машинное обучение, чтобы предлагать подходящие целевые молекулы для поиска. В 2023 году одна из этих моделей машинного обучения предположила, что исследователи нацелились на молекулу, известную как 2-метоксиэтанол.
«В космосе существует множество «метокси» молекул, таких как диметиловый эфир, метоксиметанол, этилметиловый эфир и метилформиат, но 2-метоксиэтанол является самой крупной и сложной из когда-либо виденных», — говорит Фрид.
Чтобы обнаружить эту молекулу с помощью наблюдений радиотелескопа, группе сначала необходимо было измерить и проанализировать ее вращательный спектр на Земле. Исследователи объединили эксперименты Университета Лилля (Лилль, Франция), Нового колледжа Флориды (Сарасота, Флорида) и лаборатории Макгуайра Массачусетского технологического института, чтобы измерить этот спектр в широкополосной области частот от микроволнового диапазона до субмиллиметровых волн (приблизительно от 8 до 500 гигагерц).
Данные, полученные в результате этих измерений, позволили провести поиск молекулы с помощью наблюдений Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) в двух отдельных областях звездообразования: NGC 6334I и IRAS 16293-2422B. Члены группы Макгуайра проанализировали эти наблюдения с помощью телескопа совместно с исследователями из Национальной радиоастрономической обсерватории (Шарлотсвилл, Вирджиния) и Копенгагенского университета, Дания.
«В конечном итоге мы наблюдали 25 вращающихся линий 2-метоксиэтанола, которые совпали с молекулярным сигналом, наблюдаемым в направлении NGC 6334I (штрих-код совпал), что привело к надежному обнаружению 2-метоксиэтанола в этом источнике», — говорит Фрид. «Это позволило нам затем получить физические параметры молекулы NGC 6334I, такие как ее содержание и температура возбуждения. Это также позволило исследовать возможные пути химического образования из известных межзвездных предшественников».
В ожидании новых открытий
Молекулярные открытия, подобные этому, помогают исследователям лучше понять развитие молекулярной сложности в космосе во время процесса формирования звезд. 2-метоксиэтанол, содержащий 13 атомов, довольно велик по межзвездным стандартам: по состоянию на 2021 год за пределами Солнечной системы было обнаружено только шесть видов с размером более 13 атомов, многие из которых были обнаружены группой МакГуайра, и все они существовали в виде кольцевых структур.
«Постоянные наблюдения за большими молекулами и последующее определение их содержания позволяют нам расширить наши знания о том, насколько эффективно могут образовываться большие молекулы и с помощью каких конкретных реакций они могут производиться», — говорит Фрид.
«Кроме того, поскольку мы обнаружили эту молекулу в NGC 6334I, но не в IRAS 16293-2422B, нам представилась уникальная возможность изучить, как различные физические условия этих двух источников могут влиять на химический процесс, который может происходить».
Больше информации: Zachary TP Fried et al, Rotational Spectrum and First Interstellar Detection of 2-methoxyethanol Using ALMA Observations of NGC 6334I, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad37ff
Источник: Massachusetts Institute of Technology
0 комментариев