麻省理工学院研究人员在太空中发现目前最大最复杂的分子

科学家利用射线望远镜对恒星形成区 NGC 6334I 的观测，首次在太空中发现了 2-甲氧基乙醇。图片来源：研究人员提供

该研究小组的开放存取论文《利用ALMA对 NGC 6334I 的观测，旋转光谱和首次星际探测到 2-甲氧基乙醇》（Rotational Spectrum and First Interstellar Detection of 2-Methoxyethanol UsingALMAObservations of NGC 6334I）发表在《天体物理学杂志通讯》（The Astrophysical Journal Letters）上。

扎卡里-弗里德（Zachary T.P. Fried）是麦奎尔研究小组的一名研究生，也是这篇论文的第一作者，他努力拼凑从全球各地收集到的拼图，从麻省理工学院延伸到法国、佛罗里达州、弗吉尼亚州和哥本哈根，从而实现了这一激动人心的发现。

弗里德解释说："我们小组试图了解恒星和太阳系最终将形成的空间区域中存在哪些分子。这使我们能够拼凑出化学是如何随着恒星和行星的形成过程而演变的。我们通过观察分子的旋转光谱来实现这一目标，这是分子在太空中翻滚时发出的独特光斑。这些图案就是分子的指纹（条形码）。要探测太空中的新分子，我们首先必须知道我们要寻找的分子是什么，然后我们可以在地球上的实验室里记录下它的光谱，最后我们再利用望远镜在太空中寻找这种光谱"。

麦奎尔小组最近开始利用机器学习来建议寻找好的目标分子。2023 年，其中一个机器学习模型向研究人员推荐了一种名为 2-甲氧基乙醇的分子。

弗里德说："太空中有许多'甲氧基'分子，如二甲醚、甲氧基甲醇、甲基乙基醚和甲酸甲酯，但2-甲氧基乙醇将是迄今为止所见过的最大、最复杂的分子。"

为了利用射线望远镜观测探测到这种分子，研究小组首先需要测量和分析它在地球上的旋转光谱。研究人员将里尔大学（法国里尔）、佛罗里达新学院（佛罗里达州萨拉索塔）和麻省理工学院的麦奎尔实验室的实验结合起来，测量了从微波到亚毫米波（约8到500千兆赫）频率的宽带区域的光谱。

从这些测量中收集到的数据允许利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）对两个不同恒星形成区的观测来寻找该分子：NGC 6334I 和 IRAS 16293-2422B。麦奎尔小组的成员与美国国家射电天文台（弗吉尼亚州夏洛茨维尔）和丹麦哥本哈根大学的研究人员一起分析了这些望远镜的观测结果。

弗里德说："最终，我们观测到 25 条 2-甲氧基乙醇的旋转线与 NGC 6334I 观测到的分子信号一致（条码吻合！），从而在这一来源中安全地探测到了 2-甲氧基乙醇。这使我们能够推导出 NGC 6334I 分子的物理参数，如丰度和激发温度。这也使得我们能够研究已知星际前体可能的化学形成途径。"

像这样的分子发现有助于研究人员更好地理解恒星形成过程中太空分子复杂性的发展。含有 13 个原子的 2-甲氧基乙醇在星际标准中是相当大的--截至 2021 年，在太阳系外只探测到 6 种大于 13 个原子的物质，其中许多是由 McGuire 的研究小组发现的，而且都是环状结构。

Fried说："对大分子的持续观测以及随后对其丰度的推导，使我们能够进一步了解大分子的形成效率以及它们可能是通过哪些特定反应产生的。此外，由于我们在NGC 6334I中探测到了这种分子，而在IRAS 16293-2422B中却没有探测到，因此我们获得了一个独特的机会，来研究这两个来源的不同物理条件可能会如何影响可能发生的化学反应"。

编译来源：ScitechDaily