No final de 2011, uma equipe de cientistas da Nasa e da Europa registraram as "impressões digitais" de moléculas mistério de duas galáxias distantes, Andrômeda e do Triângulo a. Os astrônomos podem contar com uma mão o número de galáxias examinados até agora para impressões digitais tais, que são pensados para pertencer a grandes moléculas orgânicas (moléculas que têm pelo menos 20 átomos ou mais), disse o líder da equipe, Martin Cordiner da NASA Goddard Centro de astrobiologia. Isto é muito pequena em comparação com, digamos, uma proteína, mas enorme em comparação com uma molécula de monóxido de carbono, uma molécula muito comum no espaço.
Descobrir exatamente quais moléculas estão deixando essas pistas, conhecidos como "difusos bandas interestelares" (DIBs), é um quebra-cabeça que inicialmente parecia simples, mas passou sem solução há quase cem anos. A resposta é esperado para ajudar a explicar como estrelas, planetas e formas de vida, assim resolver a questão é tão importante para os astrônomos que se especializam em química e biologia como determinar a natureza da matéria escura é para os especialistas em física.
Os resultados fornecem algumas provas contra um dos candidatos no topo da lista de suspeitos: hidrocarbonetos aromáticos policíclicos ( PAHs ), um grupo de moléculas que é generalizada no espaço. A pesquisa também revela que algumas das assinaturas encontradas em Andrômeda eo Triângulo são semelhantes aos observados em nossa própria Via Láctea, apesar de algumas grandes diferenças entre essas galáxias e as nossas.
"Temos estudado DIBs em ambientes incrivelmente diversas. Alguns têm baixos níveis de radiação UV . Alguns têm milhares de radiação níveis de vezes maior. Alguns têm quantidades diferentes de "ingredientes" disponíveis para fazer estrelas e planetas ", diz Cordiner. "E ao longo de todos estes, vemos DIBs."
Até agora, apenas duas galáxias além da nossa própria foram investigados em detalhe para DIBs. Esses são os nossos vizinhos mais próximos, a Grande Nuvem de Magalhães e Pequena, que se encontram 160.000 a 200.000 anos-luz de distância. Andrômeda eo Triângulo estão localizados muito mais longe, em aproximadamente 2,5 a 3 milhões de anos luz da Terra. "Nessas distâncias, estrelas individuais são tão fracos que precisamos para empurrar mesmo os maiores telescópios do mundo para os seus limites, a fim de observá-los", diz Cordiner.
Para efetivamente estudar DIBs, os pesquisadores têm de escolher estrelas individuais dentro da galáxia, e apenas a alguns telescópios em todo o mundo são poderosos o suficiente para captar a luz suficiente para isso, é por isso que a maioria dos DIBs encontrados até agora têm sido na Via Láctea. (A equipe usou oObservatório Gemini telescópio está no Havaí.)
"O primeiro passo é escolher qual estrelas para observar", Cordiner explica. Colegas de Cordiner da Universidade de Queen, em Belfast, Reino Unido, assumiu a liderança em encontrar bons alvos. Eles escolheram azul-estrelas supergigantes que são muito grandes, muito quente e muito brilhante.Supergigantes também queimar muito limpo: ao contrário do nosso sol e as estrelas mais frias outros, contribuem desordem pouco de fundo para as observações que estão sendo feitas.
Na imagem abaixo, o Galaxy Triângulo , localizado quase 3 milhões de anos-luz da Terra, é uma outra galáxia distante, onde os investigadores encontraram difusas bandas interestelares (DIBs). As observações detalhadas necessárias para ver DIBs ao longo de uma linha reta a partir da Terra a uma estrela individual de tal galáxia distante esticar os limites de até mesmo os maiores telescópios.
Inthis iamge, Andrômeda é uma das duas galáxias distantes, onde os astrônomos recentemente pesquisou difusas bandas interestelares (DIBs). Se DIBs foram encontrados quando se olha em linha reta a partir da Terra a uma estrela na galáxia, a estrela está cercada. Círculos maiores indicam DIBs mais fortes. Um "x" significa que não há DIBS foram observados. As cores nas inserções correspondem a comprimentos de onda do espectro: azul para UV, verde para a luz visível e vermelho para infravermelho.
Para procurar DIBs, astrônomo aponta o telescópio para uma estrela e um arco-íris através de exames feitos por milhares de comprimentos de onda de luz. Este arco-íris, ou do espectro, é estendido um pouco para além da luz visível, no UV no final azul e no infravermelho na extremidade vermelha.
DIBs não são definidas por que os astrônomos ver ao fazer isso, mas por que eles não vêem. As cores do arco-íris em falta, marcado por listras pretas, são os de interesse. Cada um é um comprimento de onda seja absorvida por algum tipo de átomo ou molécula.
A DIB é uma dessas regiões, onde a cor é em falta. Mas em comparação com o Nice, limpo "linhas de absorção", que são identificados com átomos ou moléculas simples, um DIB não é bem-comportado, é por isso que ele se destaca.
"Os astrônomos estavam acostumados a ver bastante afiados, faixas estreitas, onde os átomos e moléculas absorvem típicos", diz Cordiner. "Mas DIBs são amplas, é por isso que eles são chamados de" difusa ". Alguns DIBs ter formas simples e são muito liso, mas outros têm saliências e wiggles e pode mesmo ser assimétrico ".
Com o tempo, os astrónomos têm vindo a construir-se catálogos para mostrar exatamente o que comprimentos de onda são absorvidos por todos os tipos de átomos e moléculas. Cada molécula tem o seu próprio padrão único, que pode ser usado como uma impressão digital: se um padrão encontrado durante uma observação astronômica corresponde a um padrão de um dos catálogos, a molécula pode ser identificado.
É um conceito bastante simples. Assim, os primeiros pesquisadores "certamente não ter pensado que a solução para o problema de banda difusa ainda seria tão difícil", escreveu Peter Sarre em um artigo de revisão de 2006 sobre DIBs. Sarre, um professor de química e astrofísica moleculares na Universidade de Nottingham , Reino Unido, supervisionou o trabalho de pós-graduação Cordiner-escola em DIBs.
O significado dos DIBs primeiro, gravado em 1922 em Maria Lea Heger 's Ph.D. tese, não foi imediatamente reconhecido. Mas uma vez que os astrônomos começaram estudos sistemáticos, começando com um papel 1934 por PW Merrill, que tinha todos os motivos para acreditar que o problema poderia ser resolvido dentro de uma década ou duas.
Mais de 400 DIBs foram documentados desde então. Mas não um foi identificado com certeza o suficiente para os astrônomos a considerar seu caso encerrado.
"Com este muitas bandas difusas, você acha que nós, astrônomos têm pistas suficientes para resolver este problema", pondera José Nuth, um cientista sênior do Centro Goddard de Astrobiologia que não estava envolvido neste trabalho. "Em vez disso, está ficando mais misterioso quanto mais dados são recolhidos."Análises detalhadas das saliências e dos wiggles DIBs, sugerem que as moléculas que dão origem a DIBs chamados "portadores" são provavelmente grande.
Recentemente, mais interesse tem sido focada em, pelo menos, uma molécula pequena, um feito a partir da cadeia de três átomos de carbono e dois átomos de hidrogénio (C3H2). Este foi tentativamente identificado com um padrão de DIBs.
Na lista de DIB relacionados suspeitos, todas as moléculas têm uma coisa em comum: eles são orgânicos, o que significa que eles são construídos em grande parte de carbono. O carbono é grande para a construção de um grande número de moléculas, pois está disponível em quase toda parte. No espaço, apenas hidrogênio, hélio e oxigênio são mais abundantes. Aqui na Terra, encontramos carbono na crosta do planeta, os oceanos, a atmosfera e todas as formas de vida.
Astrônomos "ver DIBs praticamente em qualquer direção que esperamos", diz Jan Cami, um astrônomo da Universidade de Western Ontario, no Canadá. Ele tem colaborado com Cordiner antes, mas não estava envolvido no estudo. "E vemos muitas DIBs."
De carbono também é ótimo para a construção de moléculas em todos os tipos de configurações, milhões de compostos de carbono têm sido identificados, e, especialmente, para a construção de moléculas muito estáveis.
Portadores DIB também parece ser bastante estável. Eles sobreviver às duras condições físicas no interestelar médio do material encontrado no espaço entre as estrelas. Eles também pendurar difícil na Grande Nuvem de Magalhães, onde os níveis de radiação são milhares de vezes mais fortes do que na Via Láctea. Na verdade, diz Cordiner, portadores DIB parecem confortáveis em quase toda parte, exceto nas nuvens de gás denso onde nascem as estrelas.
"As operadoras são facilmente formados, mas não é facilmente destruída em uma grande variedade de ambientes diferentes", diz Cordiner. "É notável como tenaz essas moléculas são realmente."
Em suma, as operadoras são pensados para ser feito de carbono, Cami diz, "porque é muito mais fácil de construir moléculas forte e estável de átomos de carbono do que de outros elementos, como silício ou enxofre. Usando esses elementos, em vez de carbono seria como construção de uma casa de um balde de areia, enquanto há uma enorme pilha de tijolos no canteiro de obras. "
Os três principais candidatos são portador: cadeia moléculas semelhantes, como a que agora tentativamente associado a um padrão de DIBs; HAP, que muitas vezes surgem em estudos de como planetas formada, e compostos relacionados com fulerenos, as moléculas da bola de futebol, em forma também conhecido como fulerenos.
"Esta lista abrange a maioria dos tipos de moléculas de carbono", observa Cami. "As correntes são essencialmente as moléculas unidimensionais de carbono, PAH são os bidimensionais, e os compostos são os de fulereno tridimensionais".
Apesar dos desafios da procura de DIBs em outras galáxias, vale a pena o esforço para os astrônomos, porque eles precisam ver o que DIBs parecer sob diferentes condições.
"Mas estar na Terra e olhando para outro objeto na Via Láctea é como estar no meio da multidão na Times Square em Nova York na noite de Ano Novo e tentando encontrar o seu amigo", explica Nuth.
"É muito mais fácil detectar a pessoa se você estiver em uma varanda, em vez de estar no meio da multidão si mesmo." Da mesma forma, é muito mais fácil ter uma visão clara de uma galáxia quando você está fora dele.
Em alguns aspectos, Andrômeda e do Triângulo do são semelhantes à Via Láctea. Todos os três são galáxias espirais que pertencem a uma coleção de mais de 30 galáxias próximas chamado Grupo Local. A Via Láctea é o segundo maior membro deste grupo. Andrômeda é o maior, é o terceiro na Triangulum tamanho.
Como a Via Láctea, Andrômeda e do Triângulo são pensados para ser bons lugares para sintetizar moléculas orgânicas grandes, que é o que portadores DIBs são pensados para ser. E, no entanto, diz Cordiner, "ninguém sabia até agora se DIBs realmente existiu em qualquer galáxia."
A equipe descobriu que, na verdade, DIBs existem em ambos os lugares, e eles são fortes, o que implica que existem muitas operadoras.
Na Via Láctea, quando os pesquisadores a encontrar DIBs fortes, eles tendem a encontrar um monte de poeira, também. Isso faz sentido, porque sempre que há mais matéria-prima disponível para fazer portadores DIBs, há também mais disponíveis para fazer poeira. A equipe encontrou a mesma situação em Andrômeda, Cordiner diz.
De maior interesse em Andrômeda era se a força dos DIBs estava relacionada com a quantidade de HAP, que estão no topo da lista de candidatos para as operadoras. Os pesquisadores sabiam de entrar no estudo que os HAP são abundantes em Andrômeda, como eles são na Via Láctea.
"Os detalhes da população HAP parecem ser um pouco diferente em Andrômeda, embora", diz Cami. "Isso faz com que seja interessante tentar descobrir exatamente o que é diferente."
Mas, depois de verificar se os níveis de HPAs foram relacionadas a força DIBs, "nós não encontrou qualquer correlação entre os dois", diz Cordiner. Esta conclusão não exclui uma conexão, mas pode mudar mais a atenção para as cadeias de átomos de carbono ou compostos de fulereno.
Os transportadores não são puros, fulerenos isolados, disse Cami, que liderou a equipe que primeiro fulerenos detectados no espaço. Mais provável ", átomos ou moléculas são ou trancados em gaiolas fulereno ou ligado à superfície exterior", explica ele. "Isso pode até segurar por algumas das outras moléculas propostas., Por exemplo, você poderia pensar em cadeias de carbono oscilam de outras moléculas ou mesmo a partir de grãos de poeira."
Uma grande diferença entre a Via Láctea e Andrômeda é o número de estrelas massivas jovens. A Via Láctea tem mais de Andrômeda. Porque esses jovens estrelas gerar uma grande quantidade de radiação UV, meio interestelar da Via Láctea tem níveis mais altos de radiação do que esta de Andrômeda faz.
Mais radiação significa uma mais dura ambiente, para as moléculas orgânicas devem sobreviver melhor em um ambiente com menos radiação. Nesse sentido, deve ser Andromeda mais favorável para os portadores de DIBs e, em teoria, deveria ser capaz de apresentar mais de entre eles. Mas Cordiner e seus colegas descobriram que os DIBs em Andromeda foram apenas um pouco mais forte do que os da Via Láctea, o que implica que Andrômeda só pode reivindicar portadores pouco mais.
As observações constantes do Triângulo adicionar intriga ainda mais. Lá, os pesquisadores descobriram DIBs fortes mesmo que esta galáxia difere em sua metalicidade, que é uma medida da disponibilidade de ingredientes para fazer estrelas e planetas.
A consistência de galáxia para galáxia é surpreendente, dado o quanto as condições são pensados para variar entre eles. "Mas não há estudos detalhados de Andrômeda para nos dizer tudo o que quer saber sobre as condições de lá", diz Cordiner. "E menos ainda se sabe sobre o Triângulo".
"Se nós vamos entender completamente como a química interestelar obras-como as estrelas e os planetas se formam", diz Cordiner ", então precisamos de uma compreensão completa dos ingredientes que utilizam."
O Galaxy Diário via NASA Goddard Space Flight Center
Crédito da imagem: imagem M31 por Bill Schoening, Vanessa Harvey / REU programa / NOAO / AURA / NSF.Inserções de Nick Cox, do Instituto de Astronomia, KU Leuven.
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