En infraröd vy av mitten av vår galax tagen med rymdteleskopet Spitzer. Tusentals stjärnor som är gömda för oss i synligt ljus av det interstellära dammet ses här. Galaxens centrum ligger i den vita fläcken i mitten av denna bild där stjärnor kretsar runt ett svart hål på 4 miljoner solmassa. De mörka molnen som ses längs åsen som löper över bilden representerar de tätaste koncentrationerna av damm och gas i vår galax. De innehåller stora mängder organiska molekyler. Kredit:Susan Stolovy, NASA
Vi har utvecklat en ny metod för att leta efter kolföreningar i rymden, som liknar prospektering efter olja på jorden. Vår metod publiceras i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .
Mellan stjärnorna ligger enorma mängder interstellär gas och stoft, spridda tunt över hela vår galax. Dammet kan innehålla föreningar av kol. När det gör det kallar vi det kolhaltigt interstellärt stoft. Detta är en viktig reservoar för det organiska materialet i rymden. Den kontinuerliga cykeln av material mellan stjärnorna och gasen i det interstellära mediet i vår galax leder till leverans av organiska molekyler till nybildade planetsystem.
En speciell underklass av organiska molekyler som kallas prebiotiska molekyler tros spela en stor roll i bildandet av liv på jorden. Sådana prebiotiska molekyler är sannolikt bevarade i kolhaltigt interstellärt damm som är samlat i planetesimaler, i ett tidigt skede av planetbildning. Den kemiska sammansättningen i sådana miljöer kan avgöra planetens gästfrihet mot bildandet av liv där. Därför är det viktigt att förstå livscykeln för kolhaltigt interstellärt stoft för att studera denna möjlighet ytterligare.
Kolvätemolekyler - en undergrupp av organiska molekyler - kan vara till hjälp för oss för detta ändamål. Alifatiska och aromatiska kolväten – molekyler som innehåller kedjor och/eller ringar av kolatomer – utgör en viktig del av råoljan på jorden, som har bildats under jordskorpan från resterna av de levande organismerna.
De alifatiska kolvätena som finns i vissa oljemolekyler är också väsentliga för levande organismer. De är av särskilt intresse för studier av det interstellära mediet eftersom de producerar betydande egenskaper i den infraröda delen av spektrumet som astronomer sedan kan mäta med infraröda teleskop.
Tidigare producerade vi laboratorieanaloger av kolhaltigt interstellärt damm genom att efterlikna förhållandena för det interstellära mediet i vårt laboratorium vid University of New South Wales i Australien. Vi mätte sedan absorptionskoefficienten för de alifatiska kolvätena i dessa analoger av interstellärt stoft och kombinerade detta med observationsdata från UKIRT-teleskopet på Hawaii. Vi fann att det finns en stor mängd alifatiskt kolvätematerial instängt i stoftet i det interstellära rymden.
Nu har vi implementerat en ny observationsmetod för att kartlägga mängden alifatiskt kolväte genom de dammiga siktlinjerna till mitten av vår galax och sedan tillämpat metoden på ett annat fält i den galaktiska skivan. De resulterande kartorna har avslöjat fördelningen av kolvätena genom det interstellära mediet. Vi fann att minst 20 % av det kosmiska kolet är gömt i den oljiga komponenten av interstellärt stoft. Detta gör den till en viktig reservoar för organiskt material i den galaktiska skivan.
Denna metod skulle kunna utökas ytterligare med rymdteleskopet James Webb i rymden där funktionerna kan mätas mycket bättre än från marken, samt utökas till att omfatta is- och silikategenskaper i dammet förutom de alifatiska kolvätena. Det finns potential att spåra kretsloppet av organiskt material i det interstellära rymden nu när vi kan observera objekt som sträcker sig från planetbildande skivor till avlägsna galaxer. Framtida tillämpningar av metoden kan förbättra vår förståelse av fördelningen av organiskt och prebiotiskt material i vår galax och andra. + Utforska vidare
