Uzay karmaşık karbon molekülleriyle doludur. Ancak moleküllerin çeşitliliği ve bunların oluşumuna yol açan kimyasal reaksiyonlar hala büyük ölçüde bir sır olarak kalıyor. Evrenin karmaşık astrokimyasına dair ipuçları var. Örneğin, amino asitler ve nükleobazlar gibi prebiyotik moleküller meteoritlerde bulunmuştur; bunların en ünlüsü 1969’da Melbourne’un yaklaşık 140 km kuzeyindeki Murchison yakınlarına düşmüştür.
Ancak Evrenin moleküler bileşimini anlamak için gökbilimcilerin ve astrokimyacıların Dünya’ya kazara düşen meteorları analiz etmenin ötesine geçmeleri gerekiyor. Bunu yapmak için gökbilimciler teleskop kullanarak yıldızların radyasyonunu incelerken, diğerleri laboratuvarda yıldızlararası uzayın koşullarını simüle eder.
Uzayda keşfedilen 240 molekülün çoğu radyo teleskopları kullanılarak keşfedildi. James Webb Uzay Teleskobu, çok uzak galaksileri gözlemlemek ve spektrumun kızılötesi bölgesinde kimyasallar yayarak elementlerin ve moleküllerin tanımlanmasına olanak sağlamak üzere tasarlanmıştır. JWST’nin yüksek hassasiyeti ve çözünürlüğü, Evrendeki kimyasal karmaşıklığın doğasını ve kökenini ortaya çıkarmaya yardımcı olan birçok önemli gözlemi zaten üretti. Bunların arasında, 12,3 milyar ışıkyılı uzaklıktaki SPT0418-47 galaksisindeki karmaşık organik moleküllere dair yeni kanıtlar da bulunuyor; bunlar şimdiye kadar keşfedilen en uzak ve en eski organik moleküller.
Bu moleküller, Dünya’da yaşayan organizmalarda, fosil yakıtlarda ve yaşamın kökeniyle ilişkili kimyasal süreçlerde bulunan, iki veya daha fazla kaynaşmış aromatik karbon halkasından oluşan poliaromatik hidrokarbonlardır (PAH’lar).
Bir diğer önemli keşif ise genç bir yıldızın diskinde bir metil katyonunun (CH3+) gözlemlenmesiydi. Bu bölge, metan eksi bir hidrojen atomuna eşdeğer moleküler yapıya sahip olan ve daha karmaşık karbon moleküllerinin oluşumunda önemli rol oynayan CH3+’nın oluşması için gerekli enerjiyi sağlayan sıcak genç yıldızdan gelen yoğun ultraviyole ışınımına maruz kalmaktadır.
Bunlar ve karmaşık kimyanın diğer bileşenleri genç yıldızlar tarafından dışarı atılır, süpernova ve diğer kozmik olaylar sırasında sentezlenir ve yıldızlararası ortama salınır.
Gökbilimciler, yıldızların yaydığı ışığı analiz ederek yıldızlararası ortamdaki molekülleri inceliyorlar. Işık, Dünya’daki dedektörlere ulaşmadan önce çok uzun bir mesafe kat ettiğinden, yıldızlararası bulutlardaki moleküller tarafından emilme şansı oldukça yüksektir. Emilen ışığın dalga boyları, moleküler parmak izlerini içeren bir spektrum oluşturur. Yıldızlararası moleküler bantlar (DIB’ler) adı verilen spektrumun görünür ve yakın kızılötesi bölgelerinde 500’den fazla soğurma çizgisi bulunmuştur.
DIB’lerin yıldızlararası ortamdaki moleküllerin varlığından kaynaklandığı artık bilinmesine rağmen, bu moleküllerin yapısı ve bileşimi bir sır olarak kalıyor. DIB spektrumunda özel özelliklerin kaynağı olarak yalnızca bir molekül tanımlandı: küçük bir futbol topuna benzeyen bir fulleren karbon kümesi (C60+). Cβ60+ tek doğrulanmış DIB kaynağı olduğundan, diğer DIB’lerin boyutları 10 ila 100 atom arasında değişen büyük karbon kümeleriyle ilişkili olabileceğini beklemek mantıklıdır.
Karbon kümeleri çok çeşitli moleküler boyut ve şekillere sahiptir ve bu da onların tespitini oldukça zorlaştırır. Kimya doktoru Samuel Marlton liderliğindeki Lazer Spektroskopi Laboratuvarı’nda yüksek lisans öğrencisi Chang Liu ve profesör Evan Biske, uzayın soğuk boşluğuna benzer koşullarda bireysel karbon kümesi yapılarını gözlemlemek, ayırmak ve izole etmek için ev yapımı bir aparat kullandılar.
Ekip astrofizik verilerini laboratuvar verileriyle karşılaştırdı ve 14 ila 36 atom içeren karbon halkalarının absorpsiyon spektrumlarına baktı. DIB’lerin oluşumuna katkıda bulunabilecek 14 karbonlu bir halkanın varlığına dair kanıt buldular.
Yıldızlararası moleküllerin incelenmesi, Evrende yaşamın ortaya çıkmasına yol açan süreçlerin ve koşulların anlaşılmasına yardımcı olduğu için büyük önem taşıyor. DIB’nin bileşimini ve kimyasal karmaşıklığını çözmek, karmaşık moleküllerin nasıl oluştuğu ve uzayda nasıl yayıldıkları hakkında önemli ipuçları sağlayabilir. Bu, Dünya’daki yaşamın kökenleri hakkındaki bilgiyi genişletebilir ve diğer gezegenlerde yaşam arayışına yardımcı olabilir.
