Galaktik merkez bölgesinde bir dezenfektan

Arnaud Belloche (MPIfR, Bonn, Almanya) liderliğindeki uluslararası bir araştırmacı grubu, Dünya’da dezenfektan olarak kullanılan bir madde olan yıldızlararası uzayda izo-propanolün ilk tanımını rapor ediyor. İzo-propanol, uzayda bulunabilecek en bol molekül sınıflarından birinin üyelerinin artan karmaşıklığını gösteren, şimdiye kadar tespit edilen en büyük alkoldür. Tanımlama, birçok molekülün halihazırda tespit edildiği galaksimizin merkezine yakın olan yıldız oluşum bölgesi Yay B2’nin (Sgr B2) gözlemleri sayesinde mümkün oldu. Şili’deki ALMA teleskopu ile kimyasal bileşiminin kapsamlı bir araştırmasının hedefidir.

Uzayda molekül arayışı 50 yılı aşkın bir süredir devam ediyor. Gökbilimciler bugüne kadar yıldızlararası ortamda 276 molekül tanımladılar. Moleküler Spektroskopi için Köln Veri Tabanı (CDMS), bu molekülleri tespit etmek için birçok araştırma grubunun katkılarıyla spektroskopik veriler sağlar ve birçok durumda tespitlerinde etkili olmuştur.

Bu çalışmanın amacı, organik moleküllerin yıldızlararası ortamda, özellikle yeni yıldızların doğduğu bölgelerde nasıl oluştuğunu ve bu moleküllerin ne kadar karmaşık olabileceğini anlamaktır. Bunun altında yatan motivasyon, örneğin Rosetta’nın birkaç yıl önce Churyumov-Gerasimenko kuyruklu yıldızına gönderdiği gibi, güneş sistemindeki kuyruklu yıldızlar gibi cisimlerin kimyasal bileşimiyle bağlantılar kurmaktır.

Galaksimizde geçmişte birçok molekülün tespit edildiği olağanüstü bir yıldız oluşturan bölge, galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik olan ünlü Sgr A* kaynağına yakın bir yerde bulunan Yay B2’dir (Sgr B2).

Bonn/Almanya’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden (MPIfR) Arnaud Belloche, “Grubumuz 15 yıldan uzun bir süre önce IRAM 30-m teleskopla Sgr B2’nin kimyasal bileşimini araştırmaya başladı” diyor. algılama kağıdı “Bu gözlemler başarılıydı ve diğer birçok sonucun yanı sıra özellikle birkaç organik molekülün ilk yıldızlararası tespitine yol açtı.”

On yıl önce Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi’nin (ALMA) ortaya çıkmasıyla, tek çanaklı bir teleskop ve Sgr B2’nin kimyasal bileşiminin uzun vadeli bir çalışması ile Sgr B2’ye doğru elde edilebileceklerin ötesine geçmek mümkün oldu. ALMA’nın sağladığı yüksek açısal çözünürlük ve hassasiyetten yararlanarak başlatıldı.

Şimdiye kadar, ALMA gözlemleri 2014’ten beri üç yeni organik molekülün (izo-propil siyanür, N-metilformamid, üre) tanımlanmasına yol açmıştır. Bu ALMA projesindeki en son sonuç, şimdi propanolün (C) tespitidir.₃H₇AH).

Propanol bir alkoldür ve şu anda yıldızlararası uzayda tespit edilen bu molekül sınıfının en büyüğüdür. Bu molekül, hidroksil (OH) fonksiyonel grubunun hangi karbon atomuna bağlı olduğuna bağlı olarak iki biçimde (“izomerler”) bulunur: 1) OH’nin zincirin bir terminal karbon atomuna bağlı olduğu normal propanol ve 2) izomer -propanol, zincirdeki merkezi karbon atomuna bağlı OH ile. İzo-propanol, Dünya’daki el dezenfektanlarının ana bileşeni olarak da bilinir. Sgr B2’deki her iki propanol izomeri, ALMA veri setinde tanımlandı. Bu, yıldızlararası ortamda ilk kez izo-propanolün saptanması ve bir yıldız oluşum bölgesinde ilk kez normal propanolün saptanmasıdır. Normal propanolün ilk yıldızlararası tespiti, Sgr B2’den çok uzak olmayan bir moleküler bulutta tek çanaklı radyo teleskopları olan bir İspanyol araştırma ekibi tarafından ALMA tespitinden kısa bir süre önce elde edildi. Bununla birlikte, Sgr B2’ye yönelik izo-propanolün tespiti yalnızca ALMA ile mümkün olmuştur.

“Her iki propanol izomerinin tespiti, her birinin oluşum mekanizmasını belirlemede benzersiz bir şekilde güçlüdür. Birbirlerine çok benzedikleri için, fiziksel olarak çok benzer şekillerde davranırlar, yani iki molekülün aynı yerlerde aynı yerde bulunması gerektiği anlamına gelir. kere,” diyor Virginia Üniversitesi’nden (Charlottesville/ABD) Rob Garrod. “Açık soru, mevcut olan kesin miktarlardır – bu, yıldızlararası oranları diğer molekül çiftlerinde olduğundan çok daha kesin kılar. Bu aynı zamanda, kimyasal ağın, mekanizmaları belirlemek için çok daha dikkatli bir şekilde ayarlanabileceği anlamına gelir. hangilerini oluştururlar.”

ALMA teleskop ağı, yüksek hassasiyeti, yüksek açısal çözünürlüğü ve geniş frekans kapsamı sayesinde, propanolün her iki izomerinin Sgr B2’ye doğru tespiti için gerekliydi. Yıldız oluşum bölgelerinin tayfında organik moleküllerin tanımlanmasındaki bir zorluk tayfsal karışıklıktır. Her molekül, laboratuvar ölçümlerinden bilinen spektral “parmak izi” olan belirli frekanslarda radyasyon yayar.

“Molekül ne kadar büyükse, farklı frekanslarda o kadar çok spektral çizgiler üretir. Sgr B2 gibi bir kaynakta, gözlemlenen radyasyona katkıda bulunan o kadar çok molekül vardır ki, spektrumları örtüşür ve parmak izlerini çözmek ve onları tek tek tanımlamak zordur, Özellikle normal propanol üzerinde laboratuvar çalışmalarının yapıldığı Köln Üniversitesi’nden Holger Müller.

ALMA’nın yüksek açısal çözünürlüğü sayesinde, Sgr B2’nin çok dar spektral çizgiler yayan, IRAM 30-m radyo teleskopu ile daha büyük ölçeklerde tespit edilen çizgilerden beş kat daha dar olan kısımlarını izole etmek mümkün oldu. Bu çizgilerin darlığı, spektral karışıklığı azaltır ve bu, Sgr B2’deki her iki propanol izomerinin tanımlanması için anahtar olmuştur. ALMA’nın duyarlılığı da önemli bir rol oynadı: Duyarlılık sadece iki kat daha kötü olsaydı, toplanan verilerde propanolün tanımlanması mümkün olmazdı.

Bu araştırma, yeni yıldızların oluştuğu Sgr B2 bölgelerinin kimyasal bileşimini araştırmak ve böylece yıldız oluşumu sırasında işleyen kimyasal süreçleri anlamak için uzun süredir devam eden bir çabadır. Amaç, yıldız oluşum bölgelerinin kimyasal bileşimini belirlemek ve muhtemelen yeni yıldızlararası molekülleri belirlemektir. Oliver Zingsheim, “Propanol uzun süredir aranacak moleküller listemizde yer alıyor, ancak rotasyonel spektrumunu karakterize etmek için laboratuvarımızda yapılan son çalışmalar sayesinde, iki izomerini sağlam bir şekilde tanımlayabildik,” diyor Oliver Zingsheim. Köln Üniversitesi’nden.

Yapıları biraz farklı olan yakından ilişkili molekülleri (örneğin normal ve izo-propanol veya geçmişte yapıldığı gibi: normal ve izopropil siyanür) tespit etmek ve bunların bolluk oranlarını ölçmek, araştırmacıların belirli kısımlarını araştırmalarına olanak tanır. yıldızlararası ortamda üretimlerine yol açan kimyasal reaksiyon ağı.

“Sgr B2’nin ALMA spektrumunda hala birçok tanımlanamayan spektral çizgi var, bu da kimyasal bileşimini deşifre etmek için hala çok iş olduğu anlamına geliyor. Yakın gelecekte, ALMA enstrümantasyonunun daha düşük frekanslara genişletilmesi muhtemelen bize yardımcı olacaktır. spektral karışıklığı daha da azaltmak ve muhtemelen bu muhteşem kaynakta ek organik moleküllerin tanımlanmasına izin vermek için,” diyerek sözlerini sonlandırıyor MPIfR Direktörü ve Milimetre ve Milimetre-altı Astronomi araştırma bölümünün başkanı Karl Menten.

ALMA ile yüksek açısal çözünürlükte gerçekleştirilen görüntüleme spektral çizgi araştırması ReMoCA ve yakın zamanda yapılan bir propanol spektroskopik çalışmasının sonuçları, komşu bölgedeki sıcak moleküler çekirdek Sgr B2(N2) içindeki propanol molekülünün izo ve normal izomerlerini aramak için kullanıldı. galaktik merkezden. İnterferometrik spektrumlar, yerel termodinamik denge varsayımı altında analiz edildi. MAGICKAL astrokimyasal modelinin reaksiyon ağı, propanolün oluşum yollarını araştırmak ve gözlemsel sonuçları daha geniş bir astrokimyasal bağlama oturtmak için genişletildi.

İlgili çalışmalar yayınlandı Astronomi ve Astrofizik.