Forscher entdecken ein neues Molekül im Weltraum

Neue Forschungen der Gruppe von MIT-Professor Brett McGuire haben die Anwesenheit eines bisher unbekannten Moleküls im Weltraum enthüllt. Das Open-Access-Papier des Teams mit dem Titel „Rotational Spectrum and First Interstellar Detection of 2-Methoxyethanol Using ALMA Observations of NGC 6334I“ lautete veröffentlicht in der Ausgabe vom 12. April von Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.

Zachary TP Fried, ein Doktorand der McGuire-Gruppe und Hauptautor der Veröffentlichung, arbeitete daran, ein Puzzle zusammenzustellen, das aus Teilen bestand, die auf der ganzen Welt gesammelt wurden, und zwar über das MIT hinaus bis nach Frankreich, Florida, Virginia und Kopenhagen, um dieses spannende Ziel zu erreichen Entdeckung.

„Unsere Gruppe versucht zu verstehen, welche Moleküle in Regionen des Weltraums vorhanden sind, in denen irgendwann Sterne und Sonnensysteme entstehen“, erklärt Fried. „Dadurch können wir nachvollziehen, wie sich die Chemie neben dem Prozess der Sternen- und Planetenentstehung entwickelt. Wir tun dies, indem wir die Rotationsspektren von Molekülen betrachten, die einzigartigen Lichtmuster, die sie abgeben, wenn sie im Weltraum hin und her taumeln.“

„Diese Muster sind Fingerabdrücke (Barcodes) für Moleküle. 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 können wir es tun.“ Suchen Sie mit Teleskopen nach diesem Spektrum im Weltraum.

Auf der Suche nach Molekülen im Weltraum

Die McGuire Group hat vor kurzem damit begonnen, maschinelles Lernen zu nutzen, um gute Zielmoleküle für die Suche vorzuschlagen. Im Jahr 2023 deutete eines dieser maschinellen Lernmodelle darauf hin, dass die Forscher auf ein Molekül namens 2-Methoxyethanol abzielten.

„Es gibt eine Reihe von ‚Methoxy‘-Molekülen im Weltraum, wie Dimethylether, Methoxymethanol, Ethylmethylether und Methylformiat, aber 2-Methoxyethanol wäre das größte und komplexeste, das jemals gesehen wurde“, sagt Fried.

Um dieses Molekül mithilfe von Radioteleskopbeobachtungen zu entdecken, musste die Gruppe zunächst sein Rotationsspektrum auf der Erde messen und analysieren. Die Forscher kombinierten Experimente der Universität Lille (Lille, Frankreich), des New College of Florida (Sarasota, Florida) und des McGuire-Labors am MIT, um dieses Spektrum über einen breitbandigen Frequenzbereich von der Mikrowelle bis zum Submillimeterbereich zu messen Wellenregime (ca. 8 bis 500 Gigahertz).

Die aus diesen Messungen gewonnenen Daten ermöglichten eine Suche nach dem Molekül mithilfe von Beobachtungen des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Richtung zweier separater Sternentstehungsregionen: NGC 6334I und IRAS 16293-2422B. Mitglieder der McGuire-Gruppe analysierten diese Teleskopbeobachtungen zusammen mit Forschern des National Radio Astronomy Observatory (Charlottesville, Virginia) und der Universität Kopenhagen, Dänemark.

„Letztendlich beobachteten wir 25 Rotationslinien von 2-Methoxyethanol, die mit dem beobachteten molekularen Signal in Richtung NGC 6334I übereinstimmten (der Barcode stimmte überein), was zu einem sicheren Nachweis von 2-Methoxyethanol in dieser Quelle führte“, sagt Fried. „Dies ermöglichte uns dann, physikalische Parameter des Moleküls für NGC 6334I abzuleiten, wie etwa seine Häufigkeit und Anregungstemperatur. Es ermöglichte auch eine Untersuchung der möglichen chemischen Bildungswege aus bekannten interstellaren Vorläufern.“

Ich freue mich auf

Molekulare Entdeckungen wie diese helfen den Forschern, die Entwicklung molekularer Komplexität im Weltraum während des Sternentstehungsprozesses besser zu verstehen. 2-Methoxyethanol, das 13 Atome enthält, ist für interstellare Verhältnisse ziemlich groß – bis 2021 wurden nur sechs Arten mit mehr als 13 Atomen außerhalb des Sonnensystems entdeckt, viele davon von McGuires Gruppe, und alle existieren als Ringstrukturen.

„Kontinuierliche Beobachtungen großer Moleküle und die anschließende Ableitung ihrer Häufigkeit ermöglichen es uns, unser Wissen darüber zu erweitern, wie effizient sich große Moleküle bilden können und durch welche spezifischen Reaktionen sie entstehen können“, sagt 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.“

Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung von MIT News erneut veröffentlicht (web.mit.edu/newsoffice/), eine beliebte Website mit Neuigkeiten über MIT-Forschung, Innovation und Lehre.