У астрономов была загадка. Куда бы они ни смотрели, от Млечного Пути до далеких галактик, они наблюдали загадочное свечение инфракрасного света. Этот слабый космический свет, который представляет собой серию всплесков в инфракрасном спектре, не имел легко идентифицируемого источника.
Казалось, что это не связано с какими-либо узнаваемыми космическими объектами, такими как гигантские межзвездные облака, области звездообразования или остатки сверхновых. Это было повсеместно и немного сбивало с толку.
В конечном итоге ученые пришли к выводу, что вероятной причиной этого является собственное инфракрасное излучение класса органических молекул, известных как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которых, как позже выяснят ученые, удивительно много; почти 10 процентов всего углерода во Вселенной связано с ПАУ.Хотя, как группа, ПАУ казались ответом на эту загадку, ни одна из сотен известных существующих молекул ПАУ никогда не была окончательно обнаружена в межзвездном пространстве.Новые данные телескопа Грин-Бэнк (GBT) Национального научного фонда впервые показывают убедительные радио-отпечатки пальцев близкого родственника и химического предшественника ПАУ, молекулы бензонитрила (C? H? CN).
Это обнаружение может, наконец, стать «дымящимся пистолетом», который действительно распространяется по межзвездному пространству и объясняет таинственный инфракрасный свет, который наблюдали астрономы.Результаты этого исследования представлены сегодня на 231-м заседании Американского астрономического общества (AAS) в Вашингтоне, округ Колумбия, и опубликованы в журнале Science.Научная группа во главе с химиком Бреттом Макгуайром из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) в Шарлоттсвилле, штат Вирджиния, обнаружила контрольную радиосигнатуру этой молекулы, исходящую от соседней туманности звездообразования, известной как Молекулярное Облако Тельца 1 (TCM-1). что на расстоянии около 430 световых лет от Земли.«Эти новые радионаблюдения дали нам больше информации, чем могут дать инфракрасные наблюдения», — сказал МакГуайр. «Хотя мы еще не наблюдали полициклические ароматические углеводороды напрямую, мы достаточно хорошо понимаем их химию.
Теперь мы можем проследить химические панировочные сухари от простых молекул, таких как бензонитрил, до этих более крупных ПАУ».Хотя бензонитрил — одна из простейших так называемых ароматических молекул, на самом деле это самая большая молекула, которую когда-либо видела радиоастрономия.
Это также первая ароматическая кольцевая молекула с 6 атомами (гексагональный массив атомов углерода, ощетинившийся атомами водорода), когда-либо обнаруженная с помощью радиотелескопа.Хотя ароматические кольца являются обычным явлением в молекулах, наблюдаемых здесь, на Земле (они встречаются во всем, от продуктов питания до лекарств), это первая такая кольцевая молекула, когда-либо наблюдаемая в космосе с помощью радиоастрономии. Его уникальная структура позволила ученым выявить его отличительную радиосигнатуру, которая является «золотым стандартом» при подтверждении присутствия молекул в космосе.
Когда молекулы падают в почти вакууме межзвездного пространства, они выделяют отличительную сигнатуру, серию контрольных всплесков, которые появляются в радиоспектре. Более крупные и сложные молекулы имеют соответственно более сложную сигнатуру, что затрудняет их обнаружение.
ПАУ и другие ароматические молекулы еще труднее обнаружить, потому что они обычно образуют очень симметричные структуры.Чтобы получить четкий радио-отпечаток, молекулы должны быть несколько асимметричными. Молекулы с более однородной структурой, как и многие ПАУ, могут иметь очень слабые сигнатуры или вообще не иметь сигнатуры.
Односторонняя химическая структура бензонитрила позволила Макгуайру и его команде идентифицировать девять отдельных всплесков в радиоспектре, которые соответствуют молекуле. Они также могли наблюдать дополнительное влияние ядер атомов азота на радиосигнатуру.«Доказательства, которые позволил нам собрать ББТ для этого обнаружения, невероятны», — сказал МакГуайр. «Поскольку мы ищем еще более крупные и интересные молекулы, нам понадобится чувствительность GBT, который обладает уникальными возможностями в качестве детектора космических молекул».Обсерватория Грин-Бэнк — это объект Национального научного фонда, работающий в соответствии с соглашением о сотрудничестве с Associated Universities, Inc.
Национальная радиоастрономическая обсерватория — объект Национального научного фонда, управляемый в соответствии с соглашением о сотрудничестве с Associated Universities, Inc.