Wissenschaftler haben ein bisher unbekanntes Weltraummolekül entdeckt, als sie eine relativ nahe gelegene Region mit intensiver Sternentstehung untersuchten, einen kosmischen Fleck, der etwa 5.550 Lichtjahre entfernt ist. Es ist Teil des Katzenpfotennebels, auch bekannt als NGC 6334.
Das Team unter der Leitung von Zachary Fried, einem Doktoranden am Massachusetts Institute of Technology (MIT), untersuchte einen Abschnitt des Nebels namens NGC 6334I mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Dies enthüllte das Vorhandensein eines komplexen Moleküls namens 2-Methoxyethanol, das in der Natur noch nie zuvor gesehen worden war, obwohl seine Eigenschaften in Laboren auf der Erde simuliert worden waren.
Die Entdeckung des Moleküls 2-Methoxyethanol war bemerkenswert. Es enthält 13 Atome, was vielleicht nicht viel klingt, aber im Weltraum wurden nur sechs Moleküle mit einer darüber hinausgehenden Atomzahl entdeckt. Dieses Molekül stellt auch das größte und komplexeste „Methoxy“-Molekül dar, das bisher im Weltraum gefunden wurde, und bezieht sich auf eine Chemikalie mit einem Methylgruppenatom, das an ein Sauerstoffatom gebunden ist.
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„Unsere Gruppe versucht zu verstehen, welche Moleküle in Regionen des Weltraums vorhanden sind, in denen irgendwann Sterne und Sonnensysteme entstehen werden“, sagte Fried. „Dadurch können wir nachvollziehen, wie sich die Chemie neben dem Prozess der Sternen- und Planetenentstehung entwickelt.“
Interessanterweise suchte dasselbe Team auch nach 2-Methoxyethanol in einer anderen Weltraumregion namens IRAS 16293-2422B, der Heimat von vier neugeborenen Protosternen in der Sternentstehungsregion Rho Ophiuchi, die etwa 359 Lichtjahre von uns entfernt liegt. Dies könnte auf eine größere Diversität in der chemischen Zusammensetzung von Sternentstehungsregionen hinweisen.
ALMA wusste, worauf sie bei der Katzenpfote achten musste
Fried und Kollegen gingen nicht ohne Grundlage in die Untersuchung von NGC 6334I und IRAS 16293-2422B ein. Mit ALMA, einem Verbund aus 66 Radioteleskopen in der Atacama-Wüste im Norden Chiles, hatten sie bereits eine gute Vorstellung davon, nach welchem Molekül sie suchen würden. Im Grunde erhielten sie von maschinellen Lernmodellen einen Tipp, der ihnen vorschlug, nach 2-Methoxyethanol zu suchen.
Anschließend maß und analysierte die Gruppe das Rotationsspektrum von 2-Methoxyethanol auf der Erde, das Fried als „die einzigartigen Lichtmuster, die sie abgeben, wenn sie im Weltraum hin und her taumeln“ beschrieb.
„Diese Muster sind Fingerabdrücke oder Barcodes für Moleküle“, fügte der MIT-Forscher hinzu. „Um neue Moleküle im Weltraum zu entdecken, müssen wir zunächst eine Vorstellung davon haben, nach welchem Molekül wir suchen wollen, dann können wir sein Spektrum im Labor hier auf der Erde aufzeichnen und schließlich suchen wir mit Teleskopen im Weltraum nach diesem Spektrum.“
„Der Barcode stimmt überein!“
„Letztendlich beobachteten wir 25 Rotationslinien von 2-Methoxyethanol, die mit dem beobachteten molekularen Signal in Richtung NGC 6334I übereinstimmten, was zu einem sicheren Nachweis von 2-Methoxyethanol in dieser Quelle führte“, sagte Fried.
Dieser erfolgreiche Nachweis ermöglichte es dem Team dann, physikalische Parameter des Moleküls in Verbindung mit NGC 6334I abzuleiten, einschließlich der Häufigkeit, in der es vorkommt, und der Anregungstemperatur des Moleküls.
„Es ermöglichte auch eine Untersuchung der möglichen chemischen Bildungswege aus bekannten interstellaren Vorläufern“, fügte Fried hinzu.
Entdeckungen wie diese ermöglichen es Wissenschaftlern, besser zu verstehen, wie bei der Entstehung von Sternen immer komplexere Moleküle entstehen und wann Planeten um diese Sterne herum zusammenkommen.
„Kontinuierliche Beobachtungen großer Moleküle und anschließende Ableitungen ihrer Häufigkeit ermöglichen es uns, unser Wissen darüber zu erweitern, wie effizient sich große Moleküle bilden können und durch welche spezifischen Reaktionen sie erzeugt werden können“, schloss Fried. „Da wir dieses Molekül außerdem in NGC 6334I, aber nicht in IRAS 16293-2422B entdeckten, bot sich uns die einmalige Gelegenheit, zu untersuchen, wie sich die unterschiedlichen physikalischen Bedingungen dieser beiden Quellen auf die Chemie auswirken könnten, die auftreten kann.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 12. April in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.