Dezinfekční prostředek v oblasti galaktického středu

Dezinfekční prostředek v oblasti galaktického středu

Poloha hvězdotvorného molekulárního mračna Sgr B2 blízko centrálního zdroje Mléčné dráhy, Sgr A* (Obrázek na pozadí: GLOSTAR). Izomery propanol a isopropanol byly oba detekovány v Sgr B2 pomocí dalekohledu ALMA. Kredit: Spolupráce GLOSTAR (obrázek na pozadí). Wikipedie/public domain (modely molekul).

Mezinárodní skupina výzkumníků vedená Arnaudem Bellochem (MPIfR, Bonn, Německo) hlásí první identifikaci isopropanolu v mezihvězdném prostoru, látky, která se na Zemi používá jako dezinfekce. Iso-propanol je největší dosud zjištěný alkohol, což dokazuje rostoucí složitost členů jedné z nejrozšířenějších tříd molekul, které lze ve vesmíru nalézt. Identifikace byla umožněna díky pozorování hvězdotvorné oblasti Sagittarius B2 (Sgr B2) blízko středu naší galaxie, kde již bylo detekováno mnoho molekul. Je cílem rozsáhlého zkoumání jeho chemického složení pomocí dalekohledu ALMA v Chile.

Hledání molekul ve vesmíru probíhá již více než 50 let. K dnešnímu dni astronomové identifikovali 276 molekul v mezihvězdném prostředí. Kolínská databáze pro molekulární spektroskopii (CDMS) poskytuje spektroskopická data pro detekci těchto molekul, k nimž přispělo mnoho výzkumných skupin a v mnoha případech byla nápomocná při jejich detekci.

Cílem této práce je pochopit jak organické molekuly vznikají v mezihvězdném prostředí, zejména v oblastech, kde se rodí nové hvězdy, a jak složité tyto molekuly mohou být. Základní motivací je navázat spojení s chemickým složením těles ve Sluneční soustavě, jako jsou komety, jak to před několika lety poskytla například mise Rosetta ke kometě Čurjumov-Gerasimenko.

Vynikající hvězdotvornou oblastí v naší galaxii, kde bylo v minulosti detekováno mnoho molekul, je Sagittarius B2 (Sgr B2), který se nachází blízko známého zdroje Sgr A*, supermasivní černé díry v centru naší galaxie.

“Naše skupina začala zkoumat chemické složení Sgr B2 před více než 15 lety pomocí 30m dalekohledu IRAM,” říká Arnaud Belloche z Institutu Maxe Plancka pro radioastronomii (MPIfR) v Bonnu v Německu, hlavní autor detekční papír. “Tato pozorování byla úspěšná a vedla zejména k první mezihvězdné detekci několika organických molekul, kromě mnoha dalších výsledků.”

S příchodem Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA) před deseti lety bylo možné jít nad rámec toho, čeho bylo možné dosáhnout směrem k Sgr B2 s jednodiskovým dalekohledem a dlouhodobým studiem chemického složení Sgr B2. byla zahájena, která využila vysokého úhlového rozlišení a citlivosti poskytované ALMA.

Dosavadní pozorování ALMA vedla od roku 2014 k identifikaci tří nových organických molekul (isopropylkyanid, N-methylformamid, močovina). Posledním výsledkem v rámci tohoto projektu ALMA je nyní detekce propanolu (C3H7ACH).

Propanol je alkohol a je nyní největší v této třídě molekul, která byla detekována mezihvězdný prostor. Tato molekula existuje ve dvou formách (“izomery”), v závislosti na tom, ke kterému atomu uhlíku je hydroxylová (OH) funkční skupina připojena: 1) normální-propanol, s OH navázaným na koncový atom uhlíku řetězce, a 2) iso -propanol, s OH navázaným na centrální atom uhlíku v řetězci. Iso-propanol je také dobře známý jako klíčová složka dezinfekčních prostředků na ruce na Zemi. Oba izomery propanolu v Sgr B2 byly identifikovány v souboru dat ALMA. Je to poprvé, co je v mezihvězdném prostředí detekován isopropanol a poprvé, kdy je v oblasti tvorby hvězd detekován normální propanol. První mezihvězdná detekce normálního propanolu byla získána krátce před detekcí ALMA španělským výzkumným týmem pomocí radioteleskopů s jednou parabolou v molekulárním oblaku nedaleko Sgr B2. Detekce isopropanolu vůči Sgr B2 však byla možná pouze s ALMA.

“Detekce obou izomerů propanolu je jedinečně účinná při určování mechanismu tvorby každého z nich. Protože se navzájem tolik podobají, chovají se fyzikálně velmi podobným způsobem, což znamená, že tyto dvě molekuly by měly být přítomny na stejných místech ve stejném krát,“ říká Rob Garrod z University of Virginia (Charlottesville/USA). “Jediná otevřená otázka je přesná množství, která jsou přítomna – díky tomu je jejich mezihvězdný poměr mnohem přesnější, než by tomu bylo v případě jiných párů molekul. Znamená to také, že chemickou síť lze vyladit mnohem pečlivěji, aby bylo možné určit mechanismy kterou tvoří.”

Síť dalekohledů ALMA byla zásadní pro detekci obou izomerů propanolu směrem k Sgr B2 díky své vysoké citlivosti, vysokému úhlovému rozlišení a širokému frekvenčnímu pokrytí. Jednou z potíží při identifikaci organických molekul ve spektrech oblastí tvorby hvězd je spektrální zmatek. Každá molekula vyzařuje záření o specifických frekvencích, svůj spektrální „otisk“, který je znám z laboratorních měření.

“Čím větší molekula, tím více spektrálních čar na různých frekvencích produkuje. Ve zdroji, jako je Sgr B2, existuje tolik molekul, které přispívají k pozorovanému záření, že se jejich spektra překrývají a je obtížné rozmotat jejich otisky prstů a identifikovat je jednotlivě, takže je těžké je identifikovat.” “ říká Holger Müller z Kolínské univerzity, kde probíhaly laboratorní práce zejména na normálním propanolu.

Díky vysokému úhlovému rozlišení ALMA bylo možné izolovat části Sgr B2, které vyzařují velmi úzké spektrální čáry, pětkrát užší než čáry detekované ve větších měřítcích pomocí 30m radioteleskopu IRAM. Úzkost těchto čar snižuje spektrální zmatek, a to bylo klíčové pro identifikaci obou izomerů propanolu v Sgr B2. Klíčovou roli hrála také citlivost ALMA: ve shromážděných datech by nebylo možné identifikovat propanol, pokud by byla citlivost jen dvakrát horší.

Tento výzkum je dlouhodobým úsilím prozkoumat chemické složení míst v Sgr B2, kde se tvoří nové hvězdy, a tím porozumět chemickým procesům při tvorbě hvězd. Cílem je určit chemické složení míst vzniku hvězd a případně identifikovat nové mezihvězdné molekuly. „Propanol je již dlouho na našem seznamu molekul, které bychom měli hledat, ale pouze díky nedávné práci provedené v naší laboratoři na charakterizaci jeho rotačního spektra jsme mohli robustním způsobem identifikovat jeho dva izomery,“ říká Oliver Zingsheim, také z kolínské univerzity.

Detekce blízce příbuzných molekul, které se mírně liší svou strukturou (jako je normální- a iso-propanol nebo, jak se to dělalo v minulosti: normální- a iso-propylkyanid) a měření jejich poměru četnosti umožňuje výzkumníkům zkoumat konkrétní části síť chemických reakcí, která vede k jejich produkci v mezihvězdné médium.

„Stále je mnoho neidentifikovaných spektrální čáry ve spektru ALMA Sgr B2, což znamená, že k rozluštění jeho chemického složení zbývá ještě hodně práce. V blízké budoucnosti nám rozšíření přístrojového vybavení ALMA na nižší frekvence pravděpodobně pomůže ještě více snížit spektrální zmatek a možná umožní identifikaci dalších organických molekul v tomto velkolepém zdroji,“ uzavírá Karl Menten, ředitel MPIfR and Vedoucí jeho výzkumného oddělení milimetrové a submilimetrové astronomie.

Zobrazovací spektrální průzkum ReMoCA provedený pomocí ALMA při vysokém úhlovém rozlišení a výsledky nedávné spektroskopické studie propanolu byly použity k hledání izomerů a normálních izomerů molekuly propanolu v horkém molekulárním jádru Sgr B2(N2) v sousedství. galaktického středu. Interferometrická spektra byla analyzována za předpokladu lokální termodynamické rovnováhy. Reakční síť astrochemického modelu MAGICKAL byla rozšířena za účelem prozkoumání cest tvorby propanolu a zasazení výsledků pozorování do širšího astrochemického kontextu.

Související studie byly publikovány v Astronomie a astrofyzika.


FDA varuje před dezinfekčními prostředky na ruce znečištěnými 1-propanolem


Více informací:
A. Belloche a kol., Mezihvězdná detekce a chemické modelování isopropanolu a jeho normálního izomeru, Astronomie a astrofyzika (2022). DOI: 10.1051/0004-6361/202243575

O. Zingsheim a kol., Rotační spektroskopie n-propanolu: Aa a Ag konformery, Astronomie a astrofyzika (2022). DOI: 10.1051/0004-6361/202243571

Citace: Sanitizer v oblasti galaktického středu (2022, 28. června) staženo 29. června 2022 z https://phys.org/news/2022-06-sanitizer-galactic-center-region.html

Tento dokument podléhá autorským právům. Kromě jakéhokoli poctivého jednání za účelem soukromého studia nebo výzkumu nesmí být žádná část reprodukována bez písemného souhlasu. Obsah je poskytován pouze pro informační účely.

Leave a Reply

Your email address will not be published.