Fysiker vid universitetet i Innsbruck letar efter kvävehaltiga molekyler i rymden. Med terahertz -spektroskopi, de mätte direkt två spektrallinjer för en viss molekyl för första gången. De upptäckta frekvenserna är karakteristiska för amidjonen, en negativt laddad kvävemolekyl. Med de spektrala linjerna nu bestämda, forskare kan söka efter denna art i rymden.

Under 2014, astrofysiker upptäckte en spektral linje i observationsdata från Herschel rymdteleskop och tilldelade den preliminärt till amidjonen. Det skulle ha varit det första beviset på förekomsten av denna molekyl i rymden. Fysiker inom gruppen Roland Wester från Institute of Ion Physics and Applied Physics vid University of Innsbruck har nu visat att detta antagande är felaktigt.

Karakteristiska frekvenser

Förutom stjärnor, galaxer befolkas av regioner som innehåller gigantiska damm- och gasmoln. Sådana regioner, bildar det interstellära mediet (ISM), fungera som födelseplats för nya stjärnor som bildas när molnen kollapsar under sin egen gravitation och når tillräckliga densiteter för att fusionsreaktioner kan inträffa. För att bättre förstå dessa processer, det är viktigt att veta exakt den kemiska sammansättningen av ISM som oftast bestäms via frekvenserna (spektrallinjer) som mäts av radioteleskop.

När det gäller amidjonen, teamet som leds av Roland Wester har mätt två tidigare okända frekvenser i laboratoriet för första gången. Den antagna metoden, känd som terahertz -spektroskopi, har gjort det möjligt att bestämma linjerna hundra gånger mer exakt än vad som tidigare var möjligt. "I denna teknik, våglängder mellan mikrovågor och infrarött ljus används, "förklarar fysikern." Detta gör att rotationen av mycket små molekyler kan studeras. För större molekyler, vibrationer av hela molekylgrupper kan bestämmas. "

I ett projekt som finansieras av European Research Council ERC, gruppen Roland Wester har utvecklat en metod genom vilken molekyler som är begränsade i jonfällor exciteras med terahertz -strålning. "Amidjonen består av en kväveatom och två väteatomer, ser ut som vatten och beter sig väldigt lika när det gäller kvantmekanik, "säger Olga Lakhmanskaya från Roland Westers lag." För första gången, vi mätte direkt den elementära excitationen av rotationen av denna molekyl. "Beviset kom också tack vare ett nära samarbete med teoretiker Viatcheslav Kokoouline vid University of Central Florida, som var gästprofessor vid universitetet i Innsbruck under en termin.

Preliminärt uppdrag motbevisat

Fysikerna från Innsbruck har nu kunnat visa att den tidigare uppmätta spektrallinjen inte kan produceras av amidjoner i jämförelse med data från Herschel rymdteleskop. "Vi kunde visa, med våra mått, att denna preliminära uppgift inte är korrekt, "betonar Roland Wester. I universum kan man hitta olika kvävemolekyler som ammoniak men, enligt Innsbruck -experimenten, återstår att visa att amidjonen också är närvarande. Den andra spektrallinjen som fysikerna bestämde kunde dock hjälpa till att söka efter denna art i rymden. "Vi hoppas att i framtiden med nya teleskop, denna linje kan observeras som leder till dess upptäckt i rymden. "Westers team vill nu tillämpa den nya metoden på molekyler med fyra eller fem atomer, där vibrationer och rotationer är mycket mer komplexa än med den triatomiska amiden.