Sebagian besar karbon di ruang angkasa diyakini ada dalam bentuk molekul besar yang disebut polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Sejak 1980-an, bukti tidak langsung menunjukkan bahwa molekul-molekul ini melimpah di ruang angkasa, tetapi belum diamati secara langsung.
Sekarang, tim peneliti yang dipimpin oleh Asisten Profesor MIT Brett McGuire telah mengidentifikasi dua PAH berbeda di sepetak ruang yang disebut Taurus Molecular Cloud (TMC-1). PAH diyakini terbentuk secara efisien hanya pada suhu tinggi - di Bumi, PAH muncul sebagai produk sampingan dari pembakaran bahan bakar fosil, dan juga ditemukan dalam tanda arang pada makanan panggang. Tetapi awan antarbintang tempat tim peneliti mengamati mereka belum mulai membentuk bintang, dan suhunya sekitar 10 derajat di atas nol mutlak.
Penemuan ini menunjukkan bahwa molekul-molekul ini dapat terbentuk pada suhu yang jauh lebih rendah dari yang diharapkan, dan ini dapat membuat para ilmuwan memikirkan kembali asumsi mereka tentang peran kimia PAH dalam pembentukan bintang dan planet, kata para peneliti.
Apa yang membuat pendeteksian sangat penting adalah bahwa kita tidak hanya telah mengkonfirmasi hipotesis yang telah dibuat selama 30 tahun, tetapi sekarang kita dapat melihat semua molekul lain dalam satu sumber ini dan menanyakan bagaimana mereka bereaksi untuk membentuk PAH. kami melihat, bagaimana PAH yang kami lihat dapat bereaksi dengan hal lain untuk kemungkinan membentuk molekul yang lebih besar, dan implikasi apa yang mungkin dimiliki untuk pemahaman kami tentang peran molekul karbon yang sangat besar dalam membentuk planet dan bintang, kata McGuire, yang merupakan penulis senior studi baru ini.
Michael McCarthy, direktur asosiasi Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, adalah penulis senior lain dari studi tersebut, yang muncul hari ini di Science. Tim peneliti juga termasuk ilmuwan dari beberapa institusi lain, termasuk University of Virginia, National Radio Astronomy Observatory, dan NASA Goddard Space Flight Center.
Sinyal khas
Mulai 1980-an, para astronom telah menggunakan teleskop untuk mendeteksi sinyal inframerah yang menunjukkan adanya molekul aromatik, yang merupakan molekul yang biasanya mencakup satu atau lebih cincin karbon. Sekitar 10 hingga 25 persen karbon di ruang angkasa diyakini ditemukan di PAH, yang mengandung setidaknya dua cincin karbon, tetapi sinyal inframerah tidak cukup berbeda untuk mengidentifikasi molekul tertentu.
Itu berarti bahwa kita tidak dapat menggali mekanisme kimia terperinci tentang bagaimana ini terbentuk, bagaimana mereka bereaksi satu sama lain atau dengan molekul lain, bagaimana mereka dihancurkan, dan seluruh siklus karbon selama proses pembentukan bintang dan planet. dan akhirnya hidup, kata McGuire.
Meskipun astronomi radio telah menjadi pekerja keras dalam penemuan molekuler di luar angkasa sejak 1960-an, teleskop radio yang cukup kuat untuk mendeteksi molekul-molekul besar ini baru ada selama lebih dari satu dekade. Teleskop ini dapat mengambil spektrum rotasi molekul, yang merupakan pola cahaya khas yang dilepaskan molekul saat mereka jatuh melalui ruang angkasa. Para peneliti kemudian dapat mencoba mencocokkan pola yang diamati di luar angkasa dengan pola yang telah mereka lihat dari molekul yang sama di laboratorium di Bumi.
Begitu Anda memiliki pola yang cocok, Anda tahu bahwa tidak ada molekul lain yang bisa mengeluarkan spektrum persis seperti itu. Dan, intensitas garis dan kekuatan relatif dari potongan-potongan pola yang berbeda memberi tahu Anda tentang berapa banyak molekul yang ada, dan seberapa hangat atau dinginnya molekul tersebut, kata McGuire.
McGuire dan rekan-rekannya telah mempelajari TMC-1 selama beberapa tahun karena pengamatan sebelumnya mengungkapkan bahwa TMC-1 kaya akan molekul karbon kompleks. Beberapa tahun yang lalu, salah satu anggota tim peneliti mengamati petunjuk bahwa awan mengandung benzonitrile - cincin enam karbon yang melekat pada kelompok nitril (karbon-nitrogen).
Para peneliti kemudian menggunakan Teleskop Green Bank, teleskop radio terbesar di dunia yang dapat dikendalikan, untuk mengkonfirmasi keberadaan benzonitrile. Dalam data mereka, mereka juga menemukan tanda tangan dari dua molekul lain - PAH yang dilaporkan dalam penelitian ini. Molekul-molekul tersebut, yang disebut 1-cyanonaphthalene dan 2-cyanonaphthalene, terdiri dari dua cincin benzen yang menyatu, dengan gugus nitril yang terikat pada satu cincin.
Mendeteksi molekul-molekul ini adalah lompatan besar dalam astrokimia. Kami mulai menghubungkan titik-titik antara molekul kecil - seperti benzonitril - yang telah diketahui ada di luar angkasa, dengan PAH monolitik yang sangat penting dalam astrofisika, kata Kelvin Lee, seorang postdoc MIT yang merupakan salah satu penulis belajar.
Menemukan molekul-molekul ini dalam TMC-1 yang dingin dan tanpa bintang menunjukkan bahwa PAH bukan hanya produk sampingan dari bintang-bintang yang sekarat, tetapi juga dapat dirakit dari molekul yang lebih kecil.
Di tempat kami menemukannya, tidak ada bintang, jadi entah mereka sedang dibangun di tempatnya atau sisa-sisa bintang mati, kata McGuire. Kami pikir itu mungkin kombinasi dari keduanya - bukti menunjukkan bahwa itu bukanlah satu jalur atau jalur lainnya secara eksklusif. Itu baru dan menarik karena sebenarnya belum ada bukti pengamatan untuk jalur bottom-up ini sebelumnya.
Kimia karbon
Karbon memainkan peran penting dalam pembentukan planet, jadi saran bahwa PAH mungkin ada bahkan di daerah tanpa bintang dan dingin di ruang angkasa, dapat mendorong para ilmuwan untuk memikirkan kembali teori mereka tentang bahan kimia apa yang tersedia selama pembentukan planet, kata McGuire. Saat PAH bereaksi dengan molekul lain, mereka mungkin mulai membentuk butiran debu antarbintang, yang merupakan benih asteroid dan planet.
Kami perlu memikirkan kembali model kami tentang bagaimana kimia berkembang, mulai dari inti tanpa bintang ini, untuk memasukkan fakta bahwa mereka membentuk molekul aromatik yang besar ini, katanya.
McGuire dan rekan-rekannya sekarang berencana untuk menyelidiki lebih lanjut bagaimana PAH ini terbentuk, dan jenis reaksi apa yang mungkin mereka alami di luar angkasa. Mereka juga berencana untuk terus memindai TMC-1 dengan Teleskop Green Bank yang kuat. Begitu mereka mendapatkan pengamatan dari awan antarbintang, para peneliti dapat mencoba mencocokkan tanda tangan yang mereka temukan dengan data yang mereka hasilkan di Bumi dengan menempatkan dua molekul ke dalam reaktor dan meledakkannya dengan kilovolt listrik, memecahnya menjadi potongan-potongan dan membiarkannya. bergabung kembali. Ini dapat menghasilkan ratusan molekul berbeda, banyak di antaranya belum pernah terlihat di Bumi.
Kita perlu terus melihat molekul apa yang ada dalam sumber antarbintang ini, karena semakin banyak kita tahu tentang inventaris, semakin kita dapat mulai mencoba menghubungkan potongan-potongan jaringan reaksi ini, kata McGuire.
Sumber: scienceblog.com-pixabay.com
