研究人员在太空中检测到一种新分子

麻省理工学院教授布雷特·麦奎尔团队的新研究揭示了太空中存在一种以前未知的分子。该团队的开放获取论文“使用 NGC 6334I 的 ALMA 观测对 2-甲氧基乙醇进行旋转光谱和首次星际探测”发表在4 月 12 日的《天体物理学杂志快报》上。

麦奎尔小组的研究生、该出版物的主要作者扎卡里·TP·弗里德 (Zachary TP Fried) 致力于组装一个由从世界各地收集的碎片组成的拼图，范围从麻省理工学院延伸到法国、佛罗里达州、弗吉尼亚州和哥本哈根，以实现这一令人兴奋的目标发现。

“我们的小组试图了解恒星和太阳系最终形成的太空区域中存在哪些分子，”弗里德解释道。 “这使我们能够拼凑出化学是如何随着恒星和行星形成过程而演变的。我们通过观察分子的旋转光谱来做到这一点，即它们在太空中翻滚时发出的独特光模式。

“这些图案是分子的指纹(条形码)。为了检测太空中的新分子，我们首先必须了解我们想要寻找什么分子，然后我们可以在地球上的实验室中记录它的光谱，最后我们使用望远镜寻找太空中的光谱。”

在太空中寻找分子

麦奎尔集团最近开始利用机器学习来建议寻找好的目标分子。 2023 年，其中一个机器学习模型表明研究人员的目标是一种名为 2-甲氧基乙醇的分子。

“太空中存在许多&luo;甲氧基&ruo;分子，如二甲醚、甲氧基甲醇、乙基甲基醚和甲酸甲酯，但 2-甲氧基乙醇将是迄今为止所见过的最大、最复杂的分子，”弗里德说。

为了利用射电望远镜观测来探测这种分子，该小组首先需要测量和分析其在地球上的旋转光谱。研究人员结合了里尔大学(法国里尔)、佛罗里达新学院(佛罗里达州萨拉索塔)和麻省理工学院麦奎尔实验室的实验，测量了从微波到亚毫米频率的宽带区域的频谱波状态(大约 8 至 500 GHz)。

从这些测量中收集的数据允许使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)对两个独立的恒星形成区域(NGC 6334I和IRAS 16293-2422B)的观测来寻找分子。麦奎尔小组的成员与国家射电天文台(弗吉尼亚州夏洛茨维尔)和丹麦哥本哈根大学的研究人员一起分析了这些望远镜观测结果。

“最终，我们观察到了 25 个 2-甲氧基乙醇的旋转线，它们与NGC 6334I 观察到的分子信号(条形码匹配)对齐，从而可以安全地检测到该来源中的 2-甲氧基乙醇，”Fried 说道。 “这使我们能够推导出 NGC 6334I 分子的物理参数，例如其丰度和激发温度。它还能够对已知星际前体可能的化学形成途径进行研究。”

期待

像这样的分子发现有助于研究人员更好地了解恒星形成过程中太空中分子复杂性的发展。 2-甲氧基乙醇含有 13 个原子，对于星际标准来说相当大——截至 2021 年，在太阳系外仅检测到 6 个大于 13 个原子的物质，其中许多是由麦奎尔的团队发现的，并且它们都以环状结构存在。

弗里德说：“对大分子的持续观察以及随后对其丰度的推导使我们能够进一步了解大分子形成的效率以及它们可能通过哪些特定反应产生。”

“此外，由于我们在 NGC 6334I 中检测到了这种分子，但在 IRAS 16293-2422B 中没有检测到，因此我们获得了一个独特的机会来研究这两个来源的不同物理条件如何影响可能发生的化学反应。”