Przejdź do głównej zawartości

Astrochemicy ujawniają magnetyczne sekrety metanolu

Zespół astronomów, kierowany przez Boya Lankhaara z Chalmers University of Technology, rozwiązał ważną zagadkę astrochemii: jak mierzyć pole magnetyczne w przestrzeni za pomocą metanolu, najprostszej formy alkoholu. Ich wyniki, opublikowane w dzienniku Nature Astronomy, pokazują astronomom nowy sposób zbadania, jak rodzą się masywne gwiazdy.


W ciągu ostatniego półwiecza odkryto wiele molekuł w przestrzeni kosmicznej. Korzystając z radioteleskopów, astronomowie mogli badać z pomocą tych cząsteczek, co dzieje się w ciemnych i gęstych obłokach, w których rodzą się nowe gwiazdy i planety.

Naukowcy mogą mierzyć temperaturę, ciśnienie i ruchy gazu, gdy badają sygnatury cząstek w wykrywanych przez nich sygnałach. Ale szczególnie tam, gdzie rodzą się najmasywniejsze gwiazdy, jest jeszcze jeden ważny gracz, trudniejszy do zmierzenia: pole magnetyczne.

„Kiedy rodzą się największe i najcięższe gwiazdy, wiemy, że pola magnetyczne odgrywają ważną rolę. Ale to, w jaki sposób pola magnetyczne wpływają na proces, jest przedmiotem dyskusji wśród badaczy. Potrzebujemy więc metod pomiaru pól magnetycznych, i to jest prawdziwe wyzwanie” – mówi Boy Lankhaar z Chalmers University of Technology, kierownik projektu.

Wykorzystanie pomiarów metanolu (CH3OH) w kosmosie do badania pól magnetycznych zasugerowano dekady temu. W gęstym gazie otaczającym wiele nowonarodzonych gwiazd  cząsteczki metanolu świecą jasno jak neutralne lasery mikrofalowe lub masery. Sygnały, które możemy mierzyć z maserów metanolu są silne oraz emitowane na bardzo specyficznych częstotliwościach.

„Sygnały masera pochodzą również z regionów, w których pola magnetyczne mają najwięcej do powiedzenia o tym, jak powstają gwiazdy. Dzięki naszej nowej wiedzy na temat wpływu metanolu na pola magnetyczne, możemy wreszcie zacząć interpretować to, co widzimy” – mówi członek zespołu Wouter Vlemmings, Chalmers.

Wcześniejsze próby pomiaru magnetycznych właściwości metanolu w warunkach laboratoryjnych napotykały na problemy. Zamiast tego, naukowcy postanowili zbudować model teoretyczny, upewniając się, że jest on zgodny zarówno z poprzednią teorią, jak i z pomiarami laboratoryjnymi.

„Zbudowaliśmy model zachowania metanolu w polach magnetycznych, wychodząc od zasad mechaniki kwantowej. Wkrótce znaleźliśmy dobrą zgodność między teoretycznymi obliczeniami a dostępnymi danymi eksperymentalnymi. To dało nam pewność ekstrapolacji do warunków, jakich oczekujemy w kosmosie” – wyjaśnia Boy Lankhaar.

Mimo to, zadanie okazało się zaskakująco trudne. Chemicy teoretyczni Ad van der Avoird i Gerrit Groenenboom, obaj z Radboud University w Holandii, musieli dokonać nowych obliczeń i skorygować poprzednie prace.

„Ponieważ metanol jest stosunkowo prostą cząstką, początkowo myśleliśmy, że projekt będzie łatwy. Jednak okazało się to bardzo skomplikowane, ponieważ musieliśmy bardzo szczegółowo obliczyć właściwości metanolu” – mówi Ad van der Avoird.

„Te wyniki otwierają nowe możliwości zrozumienia pól magnetycznych we Wszechświecie. Pokazują także, jak rozwiązywać problemy w astrochemii – gdzie spotykają się dyscypliny chemii i astronomii” – wyjaśnia Huib Jan van Langevelde, członek zespołu i astronom w Joint Institute dla VLBI ERIC oraz Leiden University.

„To zdumiewające, że wymagane są tak szczegółowe obliczenia, aby odkryć złożoność molekularną, której potrzebujemy do zinterpretowania bardzo dokładnych pomiarów, jakie wykonujemy przy użyciu dzisiejszych najlepszych radioteleskopów. Daje to ekspertom z dziedzin chemii i astrofizyki możliwość nowych odkryć w przyszłości, na temat cząstek, pól magnetycznych i tworzenia się gwiazd” – mówi Huib Jan van Langevelde.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…