Znanstveniki, ki sodelujejo s vesoljskim teleskopom Hubble, so v vesolju našli zelo zapleteno molekulo. Klicani Buckyballs, po priznanem mislecu Buckminsterju Fullerju, so molekularna razporeditev 60 ogljikovih atomov (C60) v grobi obliki nogometne žoge. Čeprav so te eksotične molekule prvič opažene v vesolju, so prvič našli ione Buckyball.
Buckyballs (aka Buckminsterfullerenes) so našli v medzvezdnem mediju (ISM) razpršeno snov in sevanje med sončnimi sistemi. Ker je ISM vrsta temeljne snovi, iz katere se sčasoma oblikujejo zvezde in planeti, jo astronomi resnično zanimajo. Razumevanje vsebine ISM osvetljuje vzpon zvezd, planetov in sčasoma tudi samo življenje.
"Naša potrditev C60+ kaže, kako lahko kompleksna astrokemija, tudi v najnižji gostoti, najmočneje ultravijolično obsevanega okolja v Galaksiji. "
Martin Cordiner, glavni avtor, Goddard Center za vesoljske polete
Skupina, ki stoji za tem odkritjem, je svoje ugotovitve objavila v časopisih Astrophysical Journal Letters 22. aprila 2019. Članek se imenuje "Potrditev medzvezdja C60 + z uporabo vesoljskega teleskopa Hubble." Glavni avtor je Martin Cordiner s Katoliške univerze v Ameriki, nameščen v Nasinem vesoljskem letališkem centru Goddard v Greenbeltu v Marylandu.
Na Zemlji so znanstveniki našli C60 +, vendar je to redko. Našli so ga v kamninah in mineralih, pa tudi v saje, ki nastane pri zgorevanju pri visoki temperaturi. Najti ionizirano (električno napolnjeno) obliko C60 + v ISM je presenetljivo, saj je tako hudo okolje.
C60 + v vesolju ionizirajo zvezde. Ultravijolična svetloba iz zvezd odvzame elektron iz C60, ki pušča molekulo s pozitivnim nabojem. Iskanje teh zapletenih molekul ogljika v vesolju je korak k popolnejšemu katalogu snovi v medzvezdnem mediju.
Življenje: Končna kemijska zapletenost
"Razpršeni ISM je bil v preteklosti obravnavan kot prestrog in ranljiv prostor, da bi se lahko pojavilo veliko število molekul," je v sporočilu za javnost dejal glavni avtor Cordiner. "Pred odkritjem C60, največje znane molekule v vesolju so bile velike le 12 atomov. Naša potrditev C60+ kaže, kako lahko kompleksna astrokemija, tudi v najnižji gostoti, najmočneje ultravijolično obsevanega okolja v Galaksiji. "
"Na nek način lahko življenje predstavljamo kot končno v kemični zapletenosti."
Martin Cordiner, glavni avtor, Goddard Center za vesoljske polete
Kolikor vemo, je ogljik ključen za življenje. To je v izobilju in lahko tvori edinstvene in raznolike spojine. Ogljik lahko tvori velike molekule, ki jih imenujemo polimeri, pri skupnih temperaturah Zemlje. Polimeri so družina molekul s široko paleto lastnosti, ki igrajo ključno vlogo v živih tkivih, kot so beljakovine in DNK. Težko si je predstavljati življenje brez ogljika.
Ker življenje temelji na molekulah, ki vsebujejo ogljik, je iskanje kompleksnih molekul ogljika, kot je C60 + v vesolju, zanimivo odkritje. "Na nek način je življenje mogoče razumeti kot vrhunsko kemijsko kompleksnost," je dejal Cordiner. "Prisotnost C60 nedvoumno kaže na visoko stopnjo kemijske zapletenosti, ki je značilna za vesoljska okolja, in kaže na veliko verjetnost za druge izjemno zapletene molekule, ki vsebujejo ogljik, ki se spontano pojavijo v vesolju. "
Ključnega pomena pri iskanju C60 + v ISM je tisto, čemur pravimo difuzni medzvezdni pasovi (IDB).
Primarni materiali v ISM so običajni osumljenci: vodik in helij. Toda v ISM obstaja veliko drugih neznanih kompleksnih molekul in edini način, da jih najdemo, je preučevanje zvezdne svetlobe, ki prehaja skozi njih.
Različni elementi in spojine v ISM lahko blokirajo ali absorbirajo določene valovne dolžine zvezdne svetlobe. S pomočjo spektrometrije lahko znanstveniki razdelijo svetlobo na različne valovne dolžine in jo pregledajo. S tem lahko natančno zaznajo, katere valovne dolžine so odsotne, in sklepajo o odgovornih kemikalijah.
Zunaj v ISM je to lahko težko. Tam zunaj absorpcijski vzorci, ki jih razkrije spektrometrija, zajemajo veliko širši obseg svetlobe, od katerih so nekateri popolnoma drugačni od vseh, ki jih vidimo na Zemlji. Ti vzorci se imenujejo razpršeni medzvezdni pasovi in prvič jih je leta 1922 odkrila ameriška astronomka Mary Lea Heger.
Težava je v tem, da prepoznamo naravo DIB v vesolju, zato ga je treba uskladiti s tistim, ki ga vidimo v laboratoriju. Vendar obstaja na milijone različnih molekulskih struktur in z njimi povezanih DIB-jev, zato bi bilo treba vse življenje prepoznati.
"Danes je znanih več kot 400 DIB-ov, vendar (razen nekaj novo dodeljenih C-ju60+) noben ni dokončno opredeljen, "je dejal Cordiner. „Videz DIB-ov skupaj kaže na prisotnost velike količine molekul, bogatih z ogljikom, od katerih nekatere lahko sčasoma sodelujejo v kemiji, ki povzroča življenje. Vendar sestava in značilnosti tega gradiva ostanejo neznane, dokler se ne dodelijo ostali DIB-ji. "
Znanstveniki so več desetletij poskušali najti natančne laboratorijske tekme za DIB.
The Venerable Hubble Spots Buckyballs
Tukaj prihaja časten vesoljski teleskop Hubble.
Ekipa, ki stoji za to novo raziskavo, je primerjala vzorce absorpcije C60 + v laboratoriju z DIB, ki jih je Hubble opazil v medzobnem mediju. Laboratorijsko delo DIB je opravila druga ekipa z univerze v Baslu v Švici. Hubble je lahko opazoval podatke absorpcije C60 + s svojega sidra v orbiti, kjer vodna para v Zemljini atmosferi ne more blokirati. Kljub temu je morala ekipa vesoljski teleskop potisniti čez svoje meje občutljivosti.
Odkritje Buckyball ionov v vesolju je ekipo odprlo za več. Razmišlja, če so te kompleksne molekule ogljika v ISM prisotne še druge? Če želite to ugotoviti, je potrebno več laboratorijskega dela z drugimi kompleksnimi molekulami ogljika, da bi prepoznali njihove DIB, da bi jih lahko primerjali s prihodnjimi opazovanji ISM.
Za zdaj želi ekipa, ki stoji za to raziskavo, še naprej iskati Buckyballs v vesolju, da bi videla, kako pogosti so. Glavni avtor Cordiner meni, da je C60 + na podlagi njihovih dosedanjih ugotovitev razširjen v galaksiji.
Kaj to pomeni za pojav in razvoj življenja na Zemlji in drugod, je v zraku, vendar je to zanimiva pot.
Viri:
- Sporočilo za javnost: Hubble v vesolju najde drobne "električne nogometne žogice" in pomaga rešiti medzvezdno skrivnost
- Raziskovalni članek: Potrditev medzvezdja C60 + z uporabo vesoljskega teleskopa Hubble
- Vpis v Wikipediji: medzvezdni medij
- Vpis v Wikipediji: Carbon
