Eine Illustration von 2-Methoxyethanol, das zum ersten Mal im Weltraum mit Hilfe von Radioteleskopbeobachtungen des Sternentstehungsgebiets NGC 6334I gefunden wurde (Bildnachweis: Fried, et al.)
Wissenschaftler haben bei der Untersuchung einer relativ nahen Region mit intensiver Sternentstehung, einem kosmischen Fleck in etwa 5.550 Lichtjahren Entfernung, ein bisher unbekanntes Weltraummolekül entdeckt. Er ist Teil des Katzenpfotennebels, auch bekannt als NGC 6334.
Das Team unter der Leitung von Zachary Fried, Doktorand am Massachusetts Institute of Technology (MIT), untersuchte einen Ausschnitt des Nebels, der als NGC 6334I bekannt ist, mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Dabei wurde das Vorhandensein eines komplexen Moleküls namens 2-Methoxyethanol entdeckt, das noch nie zuvor in der Natur gesehen worden war, obwohl seine Eigenschaften in Labors auf der Erde simuliert worden waren.
Die Entdeckung des Moleküls 2-Methoxyethanol war bemerkenswert. Es enthält 13 Atome, was sich nicht nach viel anhört, aber nur sechs Moleküle wurden im Weltraum mit einer höheren Atomzahl entdeckt. Dieses Molekül ist auch das größte und komplexeste „Methoxy“-Molekül, das bisher im Weltraum gefunden wurde. Es handelt sich dabei um eine Chemikalie, bei der eine Methylgruppe an ein Sauerstoffatom gebunden ist.
„Unsere Gruppe versucht zu verstehen, welche Moleküle in den Regionen des Weltraums vorhanden sind, in denen Sterne und Sonnensysteme entstehen werden“, sagte Fried. „So können wir herausfinden, wie sich die Chemie parallel zum Prozess der Stern- und Planetenbildung entwickelt.“
Interessanterweise suchte dasselbe Team auch in einer anderen Region des Weltraums namens IRAS 16293-2422B nach 2-Methoxyethanol, der Heimat von vier neugeborenen Protosternen in der Sternentstehungsregion Rho Ophiuchi, die etwa 359 Lichtjahre von uns entfernt liegt. Dies könnte auf eine größere Vielfalt in der chemischen Zusammensetzung von Sternentstehungsgebieten hindeuten.
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ALMA wusste, wonach man in der Katzenpfote suchen musste
Fried und Kollegen gingen nicht ohne jede Grundlage an die Untersuchung von NGC 6334I und IRAS 16293-2422B. Sie hatten bereits eine gute Vorstellung von dem Molekül, nach dem sie mit ALMA, einer Anordnung von 66 Radioteleskopen in der Atacama-Wüste in Nordchile, suchen würden. Im Grunde erhielten sie einen Tipp von Modellen des maschinellen Lernens, die ihnen vorschlugen, nach 2-Methoxyethanol zu suchen.
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Die Gruppe hat dann das Rotationsspektrum von 2-Methoxyethanol auf der Erde gemessen und analysiert, das Fried als „die einzigartigen Lichtmuster, die sie abgeben, wenn sie im Weltraum von einem Ende zum anderen taumeln“ beschreibt.
„Diese Muster sind Fingerabdrücke oder Strichcodes für Moleküle“, so der MIT-Forscher weiter. „Um neue Moleküle im Weltraum aufzuspüren, müssen wir zunächst eine Vorstellung davon haben, nach welchem Molekül wir suchen wollen, dann können wir sein Spektrum im Labor hier auf der Erde aufzeichnen, und schließlich suchen wir mit Teleskopen im Weltraum nach diesem Spektrum.
„Der Strichcode stimmt überein!“
Der Katzenpfotennebel aus der Sicht von Amateurastronomen. (Bildnachweis: ESO/R. Gendler & R.M. Hannahoe)
„Letztendlich beobachteten wir 25 Rotationslinien von 2-Methoxyethanol, die mit dem molekularen Signal übereinstimmten, das in Richtung NGC 6334I beobachtet wurde, was zu einem sicheren Nachweis von 2-Methoxyethanol in dieser Quelle führte“, sagte Fried. Dieser erfolgreiche Nachweis ermöglichte es dem Team, physikalische Parameter des Moleküls in Verbindung mit NGC 6334I abzuleiten, einschließlich der Häufigkeiten, in denen es existiert, und der Anregungstemperatur des Moleküls.
„Es ermöglichte auch eine Untersuchung der möglichen chemischen Bildungswege von bekannten interstellaren Vorläufern“, fügte Fried hinzu.
Entdeckungen wie diese ermöglichen es den Wissenschaftlern, besser zu verstehen, wie immer komplexere Moleküle während der Sternentstehung entstehen und wann sich Planeten um diese Sterne zu bilden beginnen.
„Fortgesetzte Beobachtungen großer Moleküle und anschließende Ableitungen ihrer Häufigkeiten ermöglichen es uns, unser Wissen darüber zu erweitern, wie effizient sich große Moleküle bilden können und durch welche spezifischen Reaktionen sie entstehen können“, so Fried abschließend. „Da wir dieses Molekül in NGC 6334I, aber nicht in IRAS 16293-2422B nachgewiesen haben, bot sich uns außerdem die einmalige Gelegenheit zu untersuchen, wie sich die unterschiedlichen physikalischen Bedingungen dieser beiden Quellen auf die mögliche Chemie auswirken können.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 12. April in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
