Una nuova molecola nello spazio rivela come si formano le stelle

Cosa significa scoprire a Una nuova molecola nello spazio? Cambia la nostra percezione dell’universo? La scoperta rivela dettagli sulla formazione di stelle e pianeti? Domande come questa arrivano ai ricercatori che hanno recentemente scoperto il composto 2-metossinateolo Oltre la Terra. È un vero maestro in campo astronomico.

Questa scoperta è stata fatta dagli scienziati del MIT ed è trattata in un articolo carta Pubblicato in Lettere del diario astrofisico. Una delle chiavi dell’indagine Evidenzia l’uso di modelli di machine learningIl che ha confermato la presenza del 2-metossinateolo nello spazio. Inoltre, il team guidato dal professor Brett McGuire del MIT ha utilizzato i dati forniti da dispositivi avanzati operanti nel Sud America. Nello specifico, hanno utilizzato immagini scattate da ALMA, un osservatorio situato ad Atacama, nel nord del Cile.

Per approfondire i dettagli della nuova molecola nello spazio, Testo eccessivo Ha parlato con i partecipanti a questa fase relativa alla scienza spaziale. Secondo i commenti Zachary TB Frieduno studente laureato del gruppo guidato da McGuire e autore principale dello studio, i progressi nella ricerca consentono questo Scopri di più su come si formano le stelle E i complessi processi chimici coinvolti in queste situazioni.

Nuova molecola nello spazio: “È grande e complessa”

Il 2-metossietanolo, conosciuto qui sulla Terra, è un liquido incolore con un odore delicato utilizzato in molti prodotti. Ad esempio nelle lacche, nelle vernici e negli additivi per carburanti. Gli esperti di sicurezza elencano questo elemento sostanze pericolosePerché può causare danni cellulari e colpire gli organi umani. Ora, qual è il suo ruolo nello spazio dopo aver scoperto la sua presenza in quell’ambiente?

“Il nostro gruppo sta cercando di capire le molecole trovate in… Regioni dello spazio dove prima o poi si formeranno le stelle e i sistemi solari“Per rilevarlo, prima di tutto dobbiamo avere un’idea di cosa vogliamo cercare”, dice Fried. Possiamo quindi registrarne lo spettro in laboratorio, qui sulla Terra. Infine, cerchiamo questo spettro nello spazio utilizzando i telescopi.

Vale la pena notare che nello spazio ci sono diverse molecole “metossi”, come il metossimetanolo, il formiato di metile e altre. Ma la specie appena scoperta lo è Il più grande e complesso di sempre. Nello specifico, il 2-metossietanolo ha 13 atomi ed è grande per gli standard interstellari. Come hanno commentato i ricercatori in A lancio Dal MIT, nel 2021 sono state scoperte solo sei specie contenenti più di 13 atomi al di fuori del sistema solare.

Un risultato rilevante e interdisciplinare

La scoperta di una nuova molecola nello spazio dipende dalla “rilevazione sicura”, come dice Fried. “Abbiamo osservato 25 linee rotazionali del 2-metossietanolo che corrispondevano al segnale molecolare. “Il codice coincideva con quello che stavamo cercando”, celebra Fried “Da lì ricaviamo i parametri fisici della molecola, come la sua abbondanza e temperatura di eccitazione. “Ci permette anche di studiare ulteriormente i potenziali percorsi di formazione chimica da precursori interstellari noti”, aggiunge.

Il passaggio non è banale. Come abbiamo sottolineato, Le scoperte molecolari aiutano a comprendere i complessi processi che avvengono durante la formazione stellare. “Le osservazioni continue delle macromolecole e la successiva derivazione della loro abbondanza ci permettono di far progredire la nostra conoscenza sull’efficienza con cui si formano le macromolecole e su quali interazioni specifiche possono verificarsi”, afferma Freed. “Inoltre, abbiamo avuto un’opportunità unica di studiare in che modo le diverse condizioni fisiche di queste fonti influenzano la chimica che può verificarsi.

Il team di McGuire non ha lavorato da solo su questa svolta scientifica. In questo studio sono state combinate le esperienze dell’Università di Lille in Francia e del New Florida College negli Stati Uniti. Inoltre, le immagini fornite da ALMA sono state analizzate in collaborazione con specialisti dell’Osservatorio nazionale di radioastronomia in Virginia e dell’Università di Copenhagen in Danimarca.

“La collaborazione tra diversi gruppi di ricerca è stata fondamentale per il successo di questo progetto.“, commenta Fried in un’intervista a questa pubblicazione. “Questo è stato importante perché ciascuno dei laboratori partecipanti dispone di strumenti che funzionano in diversi regimi di frequenza. “Combinando i dati, abbiamo ottenuto un adattamento spettrale più robusto e meglio vincolato”.

Una nuova molecola nello spazio: intervista esclusiva ai ricercatori

Come punto importante, quanto è importante trovare una nuova molecola nello spazio?

McGuire: Siamo interessati a conoscere il processo di formazione delle stelle e dei pianeti. È importante capire da dove provengono il nostro pianeta e il sistema solare. E anche perché abbiamo la struttura chimica che abbiamo. Inoltre, come appaiono gli altri pianeti, e forse altra vita, attorno ad altre stelle. Per fare ciò, dobbiamo capire come si evolve la chimica e come contribuisce a modellare il processo di formazione di stelle e pianeti.

Lo facciamo comprendendo i diversi tipi di molecole che sono lì per subire reazioni chimiche nelle diverse fasi di questo ciclo. Ogni scoperta di una nuova molecola nello spazio aggiunge un altro pezzo a questo puzzle, aiutando a chiarire cosa sia e cosa non sia possibile la chimica in queste diverse fasi.

Oltre alla scoperta In se stessoÈ un indicatore di qualche processo particolare?

McGuire: Questa scoperta è stata interessante a causa della sua relazione con una molecola più piccola, il metossimetano. È stato trovato in NGC 6334I, una regione dove si formano stelle massicce. E anche in IRAS 16293, dove si formano stelle di piccola massa. Ciò significa che il metossietanolo ci dice che probabilmente c’è qualcosa di radicalmente diverso nell’ambiente in cui si formano le stelle di massa elevata rispetto alle stelle di massa ridotta che influenza direttamente la chimica. Se riusciamo a spiegare di cosa si tratta, possiamo usare le nostre osservazioni in altre fonti per comprendere meglio la sua fisica e il processo di formazione stellare in generale.

Sapendo che queste indagini includono molti esempi, come si può arrivare alla conclusione che esiste una nuova molecola nello spazio?

Fritto: Per prima cosa misuriamo il suo spettro di rotazione sulla Terra. Quando osserviamo sorgenti interstellari con i radiotelescopi, raccogliamo il segnale di spin di tutte le molecole gassose di quella regione. Poiché le molecole della Terra obbediscono alle stesse leggi della meccanica quantistica di quelle dello spazio, le frequenze delle transizioni di spin misurate in laboratorio dovrebbero corrispondere a quelle osservate con i radiotelescopi. Pertanto, dopo aver raccolto e analizzato lo spettro rotazionale del 2-metossietanolo, abbiamo confrontato lo spettro con i dati osservati verso NGC 6334I e IRAS 16293.

Stavano cercando specificamente questa nuova molecola nello spazio? Oppure l’hanno “trovato” nel corso di altre indagini?

Fritto: Sì, cercavamo specificamente il 2-metossietanolo. Questa molecola era un obiettivo importante per il rilevamento a causa della sua somiglianza chimica con diverse molecole precedentemente scoperte nelle regioni di formazione stellare.

Sappiamo che hanno collaborato a questo studio con l’osservatorio ALMA in Cile. Com’è stato lavorare con loro da remoto?

Fritto: Per utilizzare questo telescopio, ALMA invia una proposta di osservazione che dettaglia i suoi piani di ricerca. Se queste proposte verranno accettate, verrà assegnato un periodo di tempo specifico alla raccolta di dati da determinate fonti interstellari. Generalmente utilizziamo questi telescopi per raccogliere il segnale della rotazione delle particelle nello spazio nelle regioni di frequenza a banda larga. Poiché questo segnale di rotazione interstellare corrisponderà all’emissione molecolare misurata in laboratorio, questo ci permetterà di scoprire nuove molecole nello spazio!

Esiste una spiegazione per il nome 2-metossietanolo?

Fritto: Sfortunatamente, non siamo liberi di nominare le molecole che abbiamo scoperto. Sarebbe divertente però! La nomenclatura segue le convenzioni dell’Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC), che standardizza il processo di denominazione delle molecole.

Infine, sappiamo che hanno utilizzato l’intelligenza artificiale, in particolare l’apprendimento automatico, per trovare questa nuova molecola nello spazio. Cosa offre nello specifico questa tecnologia?

Fritto: Uno degli ex ricercatori post-dottorato del nostro gruppo ha sviluppato un metodo per l’apprendimento automatico. Ciò potrebbe spiegare l’abbondanza di molecole rilevate nelle sorgenti interstellari. Possiamo quindi utilizzare questi modelli per prevedere le molecole che potrebbero essere forti candidati per il rilevamento nello spazio. Da allora, abbiamo continuato a sviluppare questi metodi e un recente articolo che utilizza questa tecnica suggerisce che il 2-metossietanolo potrebbe essere un obiettivo importante per il monitoraggio.

Una nuova particella, l’universo, è stata scoperta in collaborazione con un osservatorio in Cile

Usando le previsioni provenienti da tecniche di apprendimento automatico, il team ha effettuato le proprie osservazioni puntando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) verso specifiche regioni di formazione stellare. Nello specifico, le regioni NGC 6334I e IRAS 16293, menzionate in precedenza da McGuire.

Lui Osservatorio ALMA Si trova nel deserto di Atacama, uno dei luoghi più aridi della Terra, a nord della mappa del Cile, in Sud America. Il suo radiotelescopio è potente, composto da 66 antenne. È stato creato in collaborazione tra Europa (ESO), Nord America (NRAO) e Asia orientale (NAOJ), che insieme al Cile hanno costruito queste strutture dedicate allo studio dell'”universo oscuro”.

Come hanno spiegato i responsabili Progetto ALMALe antenne dell’osservatorio possono essere combinate per fungere da amplificazione molto potente. “Si ottengono immagini più nitide di quelle fornite dal telescopio spaziale Hubble”, sottolineano a proposito di questo organismo di osservazione astronomica, con l’obiettivo centrale di Studio dell’origine dell’universo e della formazione stellareÈ la direzione indicata dalla scoperta del 2-metossietanolo, la nuova molecola nello spazio.