هیدروکربن های اکسیژندار در فراسوی کیهان

هیدروکربن های اکسیژندار در فراسوی کیهان

هیدروکربن های اکسیژن دار شامل الکل ها(ROH)، فنل ها(ArOH)، اترها(ROR)، آلدئیدها(RCHO)، اسیدهای کربوکسیلیک(RCOOH)، و استرها(RCOOR) می باشند.

در فرمول های کلی بالا R گروه آلکیل است. اگر از هر آلکان یک هیدروژن کم کنیم بنیان حاصل آلکیل خوانده می شود.

همچنین(Ar) نشان دهنده فنیل(C6H5) است. اگر عامل(OH) مستقیمآ به حلقه بنزنی متصل باشد آن ماده از گروه فنل ها خواهد بود.

ساده ترین هیدروکربن اکسیژن دار متانول(CH3OH) است که یک الکل می باشد. یک ابر غول پیکر از الکل در فضا وجود دارد. این ابر در منطقه ای به نام W3(OH) است که تنها حدود 6500 سال نوری از ما فاصله دارد قرار دارد. البته بیشتر متانول (متیل الکل) در این ابر وجود دارد (متانول معمولاً به عنوان الکل چوب شناخته می شود، اگرچه این ماده امروزه از چوب به دست نمی آید)، میدانید که متانول بسیار سمی تر از اتانول است و اگر اتانول به تدریج می کشد متانول سریع می کشد. مقداری اتانول (الکل اتیلیک) نیز در آنجا وجود دارد، اما آنقدرها زیاد نیست.

در مدل های فضاپرکن زیر گلوله های سیاه-کربن، سپید-هیدروژن و سرخ، اکسیژن می باشند

متانول(CH3OH)

اتانول(CH3CH2OH)

فنل(C6H5OH)

در تصویر بالا ،  ابر، که در آن رشته میزر OH به رنگ قرمز و رشته های متانول گسترش یافته به رنگ سبز است.

اصطلاح میزر مخفف عبارت Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation است. هنگامی که همان اثر با نور مرئی روی می دهد، لیزر نامیده می شود. در واقع لیزرهای اولیه به عنوان میزرهای نوری شناخته می شدند. این قسمت تحریک شده است که لیزر و میزر را به ویژه جالب می کند.

اخترشناسان این ابر غول پیکر از متیل الکل را در اطراف یک مهد کودک ستاره ای پیدا کرده اند. پهنای این ابر نیم تریلیون کیلومتر (300 میلیارد مایل) است و می تواند به اخترشناسان کمک کند تا چگونگی شکل گیری برخی از پر جرم ترین ستارگان کیهان را درک کنند.

ستاره شناسان مستقر در رصدخانه Jodrell Bank پل غول پیکری از متیل الکل را کشف کرده اند که تقریباً 288 میلیارد مایل را پوشانده است که در اطراف یک مهد کودک ستاره ای پیچیده شده است.

مشاهدات جدید با تلسکوپ های رادیویی MERLIN بریتانیا که اخیراً ارتقا یافته اند، انجام شده است. این تیم منطقه ای به نام W3(OH)، منطقه ای در کهکشان ما را مورد مطالعه قرار دادند که در آن ستارگان در اثر فروپاشی گرانشی ابری از گاز و غبار در حال شکل گیری هستند. مشاهدات رشته های غول پیکری از گاز را نشان داده است که به عنوان “میزر” ساطع می کنند (مولکول های موجود در گاز پرتوهای مایکروویو را به همان روشی که لیزر پرتوهای نور ساطع می کند، تقویت و ساطع می کنند).

رشته های گاز مازینگ پل های غول پیکری را بین «نقاط» میزر در W3(OH) تشکیل می دهند که قبلاً مشاهده شده بود. بزرگترین رشته این میزر 288 میلیارد مایل (463 میلیارد کیلومتر) طول دارد. مشاهدات نشان می دهد که به نظر می رسد کل ابر گازی به صورت یک دیسک به دور یک ستاره مرکزی در حال چرخش است، به روشی مشابه دیسک های برافزایشی که در آن سیارات به دور ستاره های جوان تشکیل می شوند. رشته های میزر در مرزهای شوک که مناطق بزرگی از گاز در حال برخورد هستند روی می دهد.

از زمان ارتقاء شبکه تلسکوپ MERLIN انگلستان، اخترشناسان توانسته اند از میزرهای متانولی با حساسیت بسیار بالاتر تصویربرداری کنند و برای اولین بار تصویر کاملی از تمام تشعشعات اطراف منابع میزر بدست آورند. در مطالعه جدید، تیم Jodrell Bank به حرکت ناحیه تشکیل ستاره W3(OH) در ۳ بعدی نگاه کرد و همچنین ویژگی‌های فیزیکی گاز مانند دما، فشار و قدرت و جهت میدان‌های مغناطیسی را اندازه‌گیری کرد. این اطلاعات هنگام آزمایش نظریه‌هایی در مورد چگونگی تولد ستاره‌ها از گاز اولیه در مهد کودک‌های ستاره‌ای حیاتی است.

هنوز سؤالات بی‌پاسخ زیادی در مورد تولد ستارگان عظیم وجود دارد، زیرا مراکز شکل‌گیری توسط غبار پوشانده شده است. تنها تشعشعی که می تواند فرار کند در طول موج های رادیویی است و شبکه ارتقا یافته MERLIN اکنون اولین فرصت را به ما می دهد تا به اعماق این مناطق ستاره ساز نگاه کنیم و ببینیم واقعاً چه خبر است.

انواع مختلف برهمکنش بین مولکول ها در مناطق ستاره ساز منجر به انتشار در طول موج های مختلف می شود. مشاهدات آتی میزرها در فرکانس های دیگر برای تکمیل پازل پیچیده ای که اکنون آشکار شده است، برنامه ریزی شده است.

اگرچه کشف ابری از الکل به وسعت تقریباً 300 میلیارد مایل هیجان‌انگیز است، البته متانول است که برخلاف اتانول همزاد شیمیایی‌اش، برای انسان بسیار سمی تر است.

هنگامی که میزرها برای اولین بار در دهه 1950 اختراع شدند، تصور می شد که آنها یک ساخته کاملاً انسانی هستند. اکنون می دانیم که میزرها یک اتفاق طبیعی هستند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب اتانول و سایر مولکول های آلی را در اطراف پروتوستارهای جوان یافت
ستاره شناسان با استفاده از MIRI که از طریق پرتاب توسط JPL مدیریت می شد، ترکیبات یخی ساخته شده از مولکول های آلی پیچیده مانند الکل و احتمالا اسید استیک را شناسایی کردند.

مارگاریتا، سرکه(استیک اسید) و نیش مورچه(فرمیک اسید) چه وجه مشترکی دارند؟ آنها حاوی مواد شیمیایی هستند که تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا در اطراف دو پیش ستاره جوان به نام IRAS 2A و IRAS 23385 شناسایی کرده است. اگرچه سیارات هنوز در اطراف آن ستارگان تشکیل نشده اند، اما این مولکول ها و سایر مولکول های کشف شده توسط جیمزوب در آنجا، اجزای کلیدی برای ساخت جهان های بالقوه قابل سکونت هستند.

فورمیک اسید(HCOOH)

استیک اسید(CH3COOH)

یک تیم بین المللی از ستاره شناسان از MIRI Webb (ابزار مادون قرمز میانی) برای شناسایی انواع ترکیبات یخی ساخته شده از مولکول های آلی پیچیده مانند اتانول (الکل) و احتمالا اسید استیک (یکی از اجزای تشکیل دهنده سرکه) استفاده کردند. این کار بر اساس تشخیص های قبلی جیمز وب از یخ های متنوع در یک ابر مولکولی سرد و تاریک است.

تصویر A: میدان موازی با Protostar IRAS 23385 (تصویر MIRI)

منشا مولکول های آلی پیچیده (COMs) چیست؟

از آنجایی که چندین COM، از جمله آنهایی که در فاز جامد در این تحقیق شناسایی شده بودند، قبلاً در فاز گاز گرم شناسایی شده بودند، اکنون اعتقاد بر این است که آنها از تصعید یخ ها سرچشمه می گیرند. تصعید عبارت است از تبدیل مستقیم از جامد به گاز بدون تبدیل شدن به مایع. بنابراین، شناسایی COM ها در یخ ها، اخترشناسان را نسبت به درک بهتر منشا مولکول های دیگر، حتی بزرگتر در فضا، امیدوار می کند.

دانشمندان همچنین مشتاق هستند تا بررسی کنند که این COM ها تا چه اندازه در مراحل بعدی تکامل پیش ستاره ای به سیارات منتقل می شوند. گمان می‌رود که COM در یخ‌های سرد راحت‌تر از مولکول‌های گرم و گازی از ابرهای مولکولی به دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره منتقل می‌شوند. بنابراین، این COM های یخی را می توان در دنباله دارها و سیارک ها گنجاند، که به نوبه خود ممکن است با سیارات تشکیل شده برخورد کنند و مواد لازم برای شکوفایی حیات را فراهم کنند.

این تیم علمی همچنین مولکول های ساده تری از جمله اسید فرمیک (که باعث احساس سوزش نیش مورچه می شود)، متان، فرمالدئید و دی اکسید گوگرد را شناسایی کردند. تحقیقات نشان می دهد که ترکیبات حاوی گوگرد مانند دی اکسید گوگرد نقش مهمی در هدایت واکنش های متابولیک در زمین اولیه ایفا می کند.

تصویر B: مولکول های آلی پیچیده در IRAS 2A

مشابه مراحل اولیه منظومه شمسی خودمان است؟

جالب توجه این است که یکی از منابع مورد بررسی، IRAS 2A، به عنوان یک پیش ستاره کم جرم شناخته می شود. بنابراین IRAS 2A ممکن است مشابه مراحل اولیه منظومه شمسی خودمان باشد. به این ترتیب، مواد شیمیایی شناسایی شده در اطراف این پیش ستاره احتمالاً در اولین مراحل توسعه منظومه شمسی ما وجود داشته و بعداً به زمین اولیه تحویل داده شده است.

همه این مولکول‌ها می‌توانند به بخشی از دنباله‌دارها و سیارک‌ها و در نهایت منظومه‌های سیاره‌ای جدید تبدیل شوند، وقتی که مواد یخی به داخل قرص تشکیل‌دهنده سیاره با تکامل سیستم پیش‌ستاره‌ای منتقل می‌شوند. برنامه علمی ما مشتاقانه منتظریم تا این مسیر نجومی را گام به گام با داده های وب بیشتری در سال های آینده دنبال کنیم.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد جیمز وب، به اینجا بروید: https://webbtelescope.org/home

سرچشمه ها:

Deep Space Alcohol

https://phys.org/news/2014-09-alcohol-clouds-space.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Methanol

https://en.wikipedia.org/wiki/Acetic_acid

https://en.wikipedia.org/wiki/Phenol

https://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol

Webb Space Telescope Finds Ethanol And Other Organic Molecules Surrounding Young Protostars