Analisis atau "meraba" bahan kimia di luar angkasa sekarang dimungkinkan berkat teleskop dan teknologi laboratorium baru.
Menggabungkan kemampuan canggih teleskop ALMA dengan teknik laboratorium yang baru dikembangkan, para ilmuwan membuka era yang sama sekali baru untuk menguraikan kimia Semesta. Sebuah tim peneliti menunjukkan terobosan mereka menggunakan data ALMA dari pengamatan gas di daerah pembentuk bintang di rasi Orion.
Dengan menggunakan teknologi baru baik di teleskop dan di laboratorium, para ilmuwan dapat sangat meningkatkan dan mempercepat proses identifikasi "jari" bahan kimia di kosmos, memungkinkan penelitian yang sampai sekarang mungkin mustahil atau memakan waktu terlalu lama. .
"Kami telah menunjukkan bahwa, dengan ALMA, kami akan dapat melakukan analisis kimia nyata dari 'pembibitan' gas di mana bintang-bintang dan planet-planet baru terbentuk, tidak dibatasi oleh banyak batasan yang kami miliki di masa lalu, ”Kata Anthony Remijan dari Observatorium Astronomi Radio Nasional di Charlottesville, VA.
ALMA, Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, sedang dibangun di Gurun Atacama di Chili utara, pada ketinggian 16.500 kaki. Ketika selesai pada tahun 2013, 66 antena presisi tinggi dan elektronik canggihnya akan memberikan para ilmuwan dengan kemampuan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk menjelajahi Semesta seperti terlihat pada panjang gelombang antara radio dengan panjang gelombang lebih panjang dan inframerah.
Panjang gelombang tersebut sangat kaya akan petunjuk tentang keberadaan molekul spesifik di kosmos. Lebih dari 170 molekul, termasuk molekul organik seperti gula dan alkohol, telah ditemukan di ruang angkasa. Bahan kimia semacam itu umum di awan raksasa gas dan debu tempat bintang dan planet baru terbentuk. "Kita tahu bahwa banyak prekursor kimiawi yang ada di pembibitan bintang ini bahkan sebelum planet terbentuk," kata Thomas Wilson dari Naval Research Laboratory di Washington, D.C.
Molekul dalam ruang berputar dan bergetar, dan setiap molekul memiliki seperangkat kondisi rotasi dan getaran tertentu yang mungkin terjadi. Setiap kali molekul berubah dari satu kondisi seperti itu ke kondisi lain, sejumlah energi tertentu diserap atau dipancarkan, sering kali sebagai gelombang radio pada panjang gelombang yang sangat spesifik. Setiap molekul memiliki pola unik panjang gelombang yang dipancarkan atau diserapnya, dan pola itu berfungsi sebagai tanda “jari” yang mengidentifikasi molekul.
Terobosan datang karena teknologi baru yang memungkinkan para ilmuwan untuk mengumpulkan dan menganalisis petak panjang gelombang yang luas sekaligus, baik dengan ALMA dan di laboratorium.
LIHAT LEBIH BESAR | Plot emisi radio pada banyak frekuensi dari molekul etil sianida (CH3CH2CN). Biru adalah plot dari pengukuran laboratorium terestrial; merah adalah plot dari pengamatan ALMA dari daerah pembentuk bintang di konstelasi Orion. Kemampuan untuk melakukan pencocokan jenis ini merupakan terobosan besar untuk mempelajari kimia Semesta. Plot ditumpangkan pada gambar Hubble Space Telescope dari Nebula Orion; kotak kecil menunjukkan lokasi area yang diamati dengan ALMA. Kredit Gambar: Fortman, et al., NRAO / AUI / NSF, NASA.
“Kami sekarang dapat mengambil sampel bahan kimia, mengujinya di laboratorium, dan mendapatkan plot semua garis karakteristiknya pada rentang panjang gelombang yang besar. Kami mendapatkan seluruh gambar sekaligus, ”kata Frank DeLucia dari Ohio State University (OSU). "Kami kemudian dapat memodelkan karakteristik semua lini bahan kimia pada suhu yang berbeda," tambahnya.
Berbekal data laboratorium OSU baru untuk beberapa molekul yang dicurigai, para ilmuwan kemudian membandingkan pola dengan yang dihasilkan dengan mengamati wilayah pembentuk bintang dengan ALMA.
"Perjodohannya luar biasa," kata Sarah Fortman, juga dari OSU. "Garis spektral yang telah teridentifikasi selama bertahun-tahun tiba-tiba cocok dengan data laboratorium kami, memverifikasi keberadaan molekul tertentu, dan memberi kami alat baru untuk menyerang spektrum kompleks dari daerah di Galaksi kita," tambahnya. Tes pertama dilakukan dengan etil sianida (CH3CH2CN) karena keberadaannya di ruang angkasa sudah mapan dan dengan demikian memberikan tes sempurna untuk metode analisis baru ini.
“Di masa lalu, ada begitu banyak jalur tak dikenal sehingga kami menyebutnya 'gulma,' dan mereka hanya membingungkan analisis kami. Sekarang 'rumput liar' itu adalah petunjuk berharga yang dapat memberi tahu kita tidak hanya bahan kimia apa yang ada dalam awan gas kosmik ini, tetapi juga dapat memberikan informasi penting tentang kondisi di awan itu, ”kata DeLucia.
"Ini adalah era baru dalam astrokimia," kata Suzanna Randall dari ESO Headquarters di Garching, Jerman. "Teknik-teknik baru ini akan merevolusi pemahaman kita tentang pembibitan yang menarik tempat bintang dan planet baru dilahirkan."
Teknik-teknik baru, Remijan menunjukkan, juga dapat disesuaikan dengan teleskop lain, termasuk Green Bank Telescope raksasa National Science Foundation di Virginia Barat, dan fasilitas laboratorium seperti yang ada di University of Virginia. "Ini akan mengubah cara para astrokimia melakukan bisnis," kata Remijan.
Melalui Observatorium Astronomi Radio Nasional