มวลและการเคลื่อนที่ของดาว

เช่นเดียวกับร่างกายมนุษย์ สถานรับเลี้ยงเด็กของดาวฤกษ์ประกอบด้วยโมเลกุลอินทรีย์จำนวนมาก ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ผลลัพธ์ของกลุ่มซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 6 กุมภาพันธ์ในวารสารNature Astronomyเผยให้เห็นว่าโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่บางชนิดอาจก่อตัวขึ้นภายในเมฆเหล่านี้ได้อย่างไร เป็นขั้นตอนเล็ก ๆ ในการเดินทางทางเคมีที่ยาวนานหลายกัปที่อะตอมของคาร์บอนต้องเผชิญ - ก่อตัวขึ้นในใจกลางของดาวฤกษ์ที่กำลังจะตาย จากนั้นจึงกลายเป็นส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์ สิ่งมีชีวิตบนโลก และบางทีอาจจะไกลออกไป Jordy Bouwman ผู้ร่วมวิจัยจาก Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) และผู้ช่วยศาสตราจารย์ใน the Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) และผู้ช่วยศาสตราจารย์ในเมฆโมเลกุลเย็นเหล่านี้กล่าวว่า ภาควิชาเคมีที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ สำหรับการศึกษาใหม่นี้ Bouwman และเพื่อนร่วมงานของเขาได้เจาะลึกเข้าไปในสถานรับเลี้ยงเด็กที่เป็นตัวเอกโดยเฉพาะ: Taurus Molecular Cloud (TMC-1) ภูมิภาคนี้อยู่ในกลุ่มดาวราศีพฤษภ และอยู่ห่างจากโลกประมาณ 440 ปีแสง (มากกว่า 2 พันล้านล้านไมล์) สภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนทางเคมีนี้เป็นตัวอย่างของสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า เมฆของมันเริ่มยุบตัวลง แต่นักวิทยาศาสตร์ยังตรวจไม่พบดาวฤกษ์ตัวอ่อนที่โผล่ออกมาจากมัน การค้นพบของทีมขึ้นอยู่กับโมเลกุลที่เรียบง่ายอย่างหลอกลวงที่เรียกว่าออร์โธ - เบนซีน จากการทดลองบนโลกและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าโมเลกุลนี้สามารถรวมตัวกับโมเลกุลอื่นๆ ในอวกาศเพื่อสร้างโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ขึ้นได้หลากหลาย กล่าวอีกนัยหนึ่งคือการสร้างบล็อคขนาดเล็กกลายเป็นบล็อคขนาดใหญ่ และ Bouwman กล่าวว่าปฏิกิริยาเหล่านั้นอาจเป็นสัญญาณว่าสถานรับเลี้ยงเด็กที่เป็นตัวเอกมีความน่าสนใจมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์ให้เครดิตไว้ "เราเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของความเข้าใจอย่างแท้จริงว่าเราเปลี่ยนจากหน่วยการสร้างขนาดเล็กเหล่านี้ไปสู่โมเลกุลที่ใหญ่ขึ้นได้อย่างไร" เขากล่าว "ฉันคิดว่าเราจะพบว่าเคมีนี้ซับซ้อนกว่าที่เราคิดไว้มาก แม้แต่ในช่วงแรกของการก่อตัว ดาว " การสังเกตที่เป็นเวรเป็นกรรม Bouwman เป็นนักเคมีจักรวาลศึกษาสาขาที่ผสมผสานเคมีและดาราศาสตร์เพื่อทำความเข้าใจปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในอวกาศ เขากล่าวว่าบนพื้นผิว เมฆโมเลกุลเย็นอาจดูเหมือนไม่เป็นแหล่งเพาะกิจกรรมทางเคมี ตามชื่อที่บ่งบอก ซุปกาแล็กซี่ดึกดำบรรพ์เหล่านี้มักจะเย็นจัด มักมีอุณหภูมิประมาณ -263 องศาเซลเซียส (ประมาณ -440 องศาฟาเรนไฮต์) ซึ่งอยู่เหนือศูนย์สัมบูรณ์เพียง 10 องศาเท่านั้น ปฏิกิริยาส่วนใหญ่ต้องการความร้อนอย่างน้อยเล็กน้อยเพื่อเริ่มต้น แต่จะเย็นหรือไม่ก็ตาม เคมีที่ซับซ้อนดูเหมือนจะเกิดขึ้นในสถานรับเลี้ยงเด็กที่เป็นตัวเอก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง TMC-1 มีความเข้มข้นที่น่าประหลาดใจของโมเลกุลอินทรีย์ที่ค่อนข้างใหญ่ที่มีชื่อเช่น ฟูลเวนอัลลีนและ 1- และ 2-เอทินิลไซโคลเพนทาไดอีน นักเคมีเรียกพวกมันว่า "สารประกอบวงแหวน 5 อะตอม" เพราะพวกมันมีวงแหวนของอะตอมของคาร์บอนที่มีรูปร่างเหมือนห้าเหลี่ยม "นักวิจัยยังคงตรวจพบโมเลกุลเหล่านี้ใน TMC-1 แต่ต้นกำเนิดของมันไม่ชัดเจน" Bouwman กล่าว ตอนนี้เขาและเพื่อนร่วมงานคิดว่าพวกเขามีคำตอบแล้ว ในปี 2564 นักวิจัยที่ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ Yebes ขนาด 40 เมตรในสเปนพบโมเลกุลที่ไม่คาดคิดซ่อนอยู่ในเมฆก๊าซของ TMC-1: ortho -benzyne Bouwman อธิบายว่าโมเลกุลขนาดเล็กนี้ประกอบด้วยวงแหวนของอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอมที่มีไฮโดรเจน 4 อะตอม ซึ่งเป็นหนึ่งในสิ่งแปลกปลอมของโลกเคมี มันทำปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดายและไม่ต้องใช้ความร้อนมากในการทำเช่นนั้น "ไม่มีสิ่งกีดขวางต่อปฏิกิริยา" บาวแมนกล่าว "นั่นหมายความว่ามีศักยภาพในการขับเคลื่อนเคมีที่ซับซ้อนในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็น" การระบุตัวผู้กระทำผิด เพื่อหาคำตอบว่าเคมีเชิงซ้อนประเภทใดที่เกิดขึ้นใน TMC-1 Bouwman และเพื่อนร่วมงานของเขา ซึ่งมาจากสหรัฐอเมริกา เยอรมนี เนเธอร์แลนด์ และสวิตเซอร์แลนด์ ได้หันมาใช้เทคนิคที่เรียกว่า ทีมงานใช้แสงที่สร้างขึ้นโดยโรงงานขนาดยักษ์ที่เรียกว่าแหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอนเพื่อระบุผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมี พวกเขาเห็นว่าออร์โธ - เบนซีนและอนุมูลเมทิลซึ่งเป็นส่วนประกอบทั่วไปของเมฆโมเลกุล รวมตัวกันเพื่อสร้างสารประกอบอินทรีย์ที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนมากขึ้น "เรารู้ว่าเรากำลังเข้าสู่สิ่งที่ดี" บาวแมนกล่าว จากนั้น ทีมงานใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อสำรวจบทบาทของออร์โธ -เบนซีนในเรือนเพาะชำดาวฤกษ์ที่แผ่ขยายออกไปหลายปีแสงในห้วงอวกาศ ผลลัพธ์ที่ได้มีแนวโน้มดี: แบบจำลองสร้างเมฆก๊าซที่มีโมเลกุลอินทรีย์ผสมกันโดยประมาณที่นักดาราศาสตร์สังเกตใน TMC-1 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์