Isopropanol i rymden | Max Planck Society

Forskare lyckas detektera isopropanol i molekylmolnet Sagittarius B2

Kanske har den ena eller den andra bokstavligen haft isopropanol i händerna: alkoholen används för att desinficera huden eller ytorna. Detta ämne finns inte bara på jorden: forskare under ledning av Arnaud Belloche från Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn har nu upptäckt molekylen i det interstellära rymden för första gången. Det observerades i en stjärna ”förlossningsrum” kallad Sagittarius B2, beläget nära mitten av vår Vintergatan. Molekylmolnet är målet för en omfattande undersökning av kemisk sammansättning med ALMA-teleskopet i Chiles Atacamaöken.

Sökandet efter molekyler i rymden har pågått i mer än 50 år. Hittills har 276 av dessa identifierats i det interstellära mediet. Kölns databas för molekylär spektroskopi (CDMS) kombinerar många mätningar för detektering av dessa molekyler och har bidragit till deras identifiering i många fall.

Forskarna vill förstå hur organiska molekyler bildas i det interstellära mediet – särskilt i regioner där nya stjärnor föds. Och hur komplexa dessa molekyler kan vara. Motivationen bakom detta är att hitta kopplingar till den kemiska sammansättningen av kroppar i solsystemet, till exempel kometer. En särskilt lämplig plats inom vår galax är Sagittarius B2 – mycket nära objektet Sagittarius A*, det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan.

”Vår grupp började undersöka den kemiska sammansättningen av Sagittarius B2 med 30-meters IRAM-radioteleskopet för mer än 15 år sedan”, säger Arnaud Belloche från Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, den första författaren till publikationen Discovery of Isopropanol. ”Dessa observationer var framgångsrika och ledde till den första interstellära upptäckten av ett antal organiska molekyler.”

Med ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), som började sin verksamhet för tio år sedan, blev det möjligt att gå längre än vad som kunde uppnås med enstaka radioteleskop i riktning mot Skytten B2. Så forskarna startade en långtidsstudie av den kemiska sammansättningen av detta moln med hög vinkelupplösning.

Observationerna har lett till identifieringen av tre nya organiska molekyler (isopropylcyanid, N-metylformamid, urea) sedan 2014. Det senaste resultatet från detta projekt är detektering av propanol (C3H7ÅH). Propanol är den största alkoholmolekylen som upptäckts i det interstellära rymden. Det finns i två former (”isomerer”) beroende på vilken kolatom den funktionella hydroxylgruppen (OH) är bunden till.

I normal propanol är OH bunden till en terminal kolatom i kedjan, i isopropanol är den bunden till den centrala kolatomen i kedjan. Båda isomererna kunde identifieras i ALMA-datauppsättningen för Sagittarius B2. Det är första gången som isopropanol har hittats i det interstellära mediet och normal propanol i ett stjärnbildande område.

”Detekteringen av båda propanolisomererna är av unik betydelse när det gäller att bestämma bildningsmekanismen för de två isomererna. Eftersom de är så lika beter sig de också fysiskt väldigt lika, vilket innebär att de två molekylerna bör finnas på samma ställen. och samtidigt”, säger Rob Garrod vid University of Virginia i Charlottesville, USA.

Identifieringen av organiska molekyler i spektra av stjärnbildande regioner är svår. ”Ju större molekylen är, desto fler spektrallinjer kommer den att emittera vid olika frekvenser”, säger Holger Müller från universitetet i Köln. I en källa som Sagittarius B2 finns det så många molekyler som bidrar till den observerade strålningen att deras spektra överlappar varandra och det är svårt att reda ut deras ”fingeravtryck” och identifiera dem individuellt.

Tack vare ALMA:s höga vinkelupplösning var det möjligt att isolera delar av molnet som avger mycket smala spektrallinjer. Detta var nyckeln till att identifiera de två isomererna av propanol. Teleskopsystemets känslighet spelade också en viktig roll.

Denna forskning är ett långsiktigt projekt för att studera den kemiska sammansättningen av de olika regionerna i Skytten B2. Ett av syftena är att identifiera nya interstellära molekyler. Att upptäcka närbesläktade molekyler som skiljer sig något i struktur och mäta deras förekomstförhållande gör det möjligt att belysa specifika delar av det kemiska reaktionsnätverket. Det vill forskarna använda för att få en bättre förståelse för produktionen av molekyler i det interstellära mediet.

NJ / HOR

.