Yıldızlararası buz üzerinde organik bileşiklerin oluşumunun sanatsal bir tasviri. Kredi bilgileri: Masashi Tsuge
Laboratuvar temelli çalışmalar, karbon atomlarının yıldızlararası buz tanelerinin yüzeyinde nasıl yayılarak karmaşık organik bileşikler oluşturduğunu ortaya koyuyor; bu, evrenin kimyasal karmaşıklığını ortaya çıkarmak için çok önemli.
Yıldızlararası uzaydaki organik (karbon bazlı) kimyanın ortaya çıkarılması, evrenin kimyasının yanı sıra Dünya’daki yaşamın kökenini ve başka yerlerdeki yaşam olasılıklarını anlamak için çok önemlidir.
Uzayda tespit edilen ve bunların nasıl etkileşime girebileceğinin anlaşılmasına yönelik organik moleküllerin listesi, sürekli gelişen doğrudan gözlemler sayesinde giderek genişlemektedir. Ancak karmaşık süreçleri ortaya çıkaran laboratuvar deneyleri de önemli ipuçları sunabilir. Araştırmacılar Hokkaido ÜniversitesiJaponya’daki Tokyo Üniversitesi’ndeki meslektaşlarıyla birlikte, karbon atomlarının yıldızlararası buz taneleri üzerindeki merkezi rolüne ilişkin yeni laboratuvar tabanlı bilgileri dergide rapor ediyor Doğa Astronomi.
Buz Taneleri Üzerinde Oluşum
Uzaydaki en karmaşık organik moleküllerden bazılarının, çok düşük sıcaklıklarda yıldızlararası buz kazanımlarının yüzeyinde üretildiği düşünülmektedir. Bu amaca uygun buz tanelerinin evrende bol miktarda bulunduğu biliniyor.
Tüm organik moleküller bağlı karbon atomlarından oluşan bir iskelete dayanır. Çoğu karbon atomu, başlangıçta yıldızlardaki nükleer füzyon reaksiyonları yoluyla oluştu ve sonunda yıldızlar süpernova patlamalarında öldüğünde yıldızlararası boşluğa dağıldı. Ancak karmaşık organik moleküller oluşturmak için karbon atomlarının, buz tanelerinin yüzeyinde bir araya gelip ortak atomlarla karşılaşacak ve onlarla kimyasal bağlar oluşturacak bir mekanizmaya ihtiyacı var. Yeni araştırma uygulanabilir bir mekanizma öneriyor.
30 Kelvin’in üzerinde (eksi 243 °C/eksi 405,4 °F) karbon atomları diatomik karbon (C2) oluşturmak üzere difüze olur ve birbirine bağlanır. Kredi: Masashi Tsuge, vd. Doğa Astronomi. 14 Eylül 2023
Buz Tanelerinde Difüzyon ve Reaksiyon
“Laboratuvarda uygulanabilir yıldızlararası koşulları yeniden yaratan çalışmalarımızda, buz tanelerinin yüzeyine yayılan zayıf bağlı karbon atomlarının tepkimeye girip C ürettiğini tespit edebildik.2 Hokkaido Üniversitesi Düşük Sıcaklık Bilimi Enstitüsü’nden kimyager Masashi Tsuge diyor. C2 iki karbon atomunun birbirine bağlandığı bir molekül olan diatomik karbon olarak da bilinir; oluşumu, yıldızlararası buz taneleri üzerinde yayılan karbon atomlarının varlığına dair somut bir kanıttır.
Araştırma, difüzyonun 30 Kelvin’in (eksi 243 °C/eksi 405,4 °F) üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelebileceğini, uzayda ise karbon atomlarının difüzyonunun yalnızca 22 Kelvin’de (eksi 251 °C/eksi 419,8) etkinleştirilebileceğini ortaya çıkardı. ° F).
Masashi Tsuge (solda), makalenin ilk ve sorumlu yazarı, ortak yazar Naoki Watanabe (sağda) ile birlikte. Kredi bilgileri: Masashi Tsuge
Çıkarımlar ve Daha Geniş Perspektif
Tsuge, bulguların, daha önce gözden kaçırılan bir kimyasal süreci, karbon atomlarının sürekli eklenmesiyle daha karmaşık organik moleküllerin nasıl oluşturulabileceğini açıklamak için çerçeveye getirdiğini söylüyor. Bu süreçlerin, gezegenlerin oluştuğu yıldızların etrafındaki proto-gezegen disklerinde meydana gelebileceğini öne sürüyor. Gerekli koşullar, sonunda yıldız oluşum bölgesine dönüşecek olan yarı saydam bulutlarda da oluşabilir. Bu aynı zamanda Dünya’da yaşamın tohumunu atmış olabilecek kimyasalların kökenini de açıklayabilir.
Bu çalışma, yaşamın kökeni sorusunun yanı sıra, evrende karbon bazlı kimyayı oluşturmuş ve hâlâ da oluşturabilecek kimyasal reaksiyonların çeşitliliğine yeni ve temel bir süreç ekliyor.
Yazarlar ayrıca uzayda karmaşık organik kimyasalların oluşumuna ilişkin daha genel güncel anlayışı özetlemekte ve karbon atomlarının yayılmasıyla yürütülen reaksiyonların mevcut tabloyu nasıl değiştirebileceğini değerlendirmektedir.
Referans: Masashi Tsuge, Germán Molpeceres, Yuri Aikawa ve Naoki Watanabe tarafından yazılan “Yıldızlararası organik kimyanın itici gücü olarak karbon atomlarının yüzey difüzyonu”, 14 Eylül 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02071-0
