In der Sagittarius B2-Molekülwolke konnten die Forscher Isopropanol nachweisen
Vielleicht hatte der eine oder andere buchstäblich Isopropanol in der Hand: Alkohol wird zur Desinfektion von Haut oder Oberflächen verwendet. Diese Substanz kommt nicht nur auf der Erde vor: Forscher um Arno Belosh vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn entdeckten das Molekül erstmals im interstellaren Raum. Es wurde in einem stellaren „Kreißsaal“ namens Sagittarius B2 beobachtet, der sich nahe dem Zentrum unserer Milchstraße befindet. Die Molekülwolke ist Gegenstand umfangreicher Untersuchungen zur chemischen Zusammensetzung des ALMA-Teleskops in der Atacama-Wüste in Chile.
Alkohol im All: Die Lage der massereichen Sternentstehungsregion Sagittarius B2 (Sgr B2) nahe der zentralen Quelle unserer Milchstraße, Sgr A*. Das Hintergrundbild stammt aus der Kartierung der galaktischen Ebene mit den Radioteleskopen Effelsberg und VLA (GLOSTAR) und zeigt Radioquellen im Bereich des galaktischen Zentrums. Die Isomeren Propanol und Isopropanol wurden in Sgr B2 durch Beobachtungen mit dem ALMA-Teleskop identifiziert.
© GLOSTAR (Bruntaler et al. 2021, Astronomie & Astrophysik): Hintergrundbild. Wikipedia (gemeinfrei): Modelle von Propanol und Isopropanol
Alkohol im All: Die Lage der massereichen Sternentstehungsregion Sagittarius B2 (Sgr B2) nahe der zentralen Quelle unserer Milchstraße, Sgr A*. Das Hintergrundbild stammt aus der Kartierung der galaktischen Ebene mit den Radioteleskopen Effelsberg und VLA (GLOSTAR) und zeigt Radioquellen im Bereich des galaktischen Zentrums. Die Isomeren Propanol und Isopropanol wurden in Sgr B2 durch Beobachtungen mit dem ALMA-Teleskop identifiziert.
© GLOSTAR (Bruntaler et al. 2021, Astronomie & Astrophysik): Hintergrundbild. Wikipedia (gemeinfrei): Modelle von Propanol und Isopropanol
Die Suche nach Molekülen im Weltraum dauert mehr als 50 Jahre an. Bis heute wurden 276 von ihnen im interstellaren Medium identifiziert. Die Cologne Molecular Spectroscopy Database (CDMS) kombiniert mehrere Messungen zum Nachweis dieser Moleküle und hat in vielen Fällen zu ihrer Identifizierung beigetragen.
Wissenschaftler wollen verstehen, wie sich organische Moleküle im interstellaren Medium bilden – insbesondere in Regionen, in denen neue Sterne geboren werden. Und wie komplex diese Moleküle sein können. Die Motivation dahinter ist, Zusammenhänge mit der chemischen Zusammensetzung von Körpern im Sonnensystem, wie zum Beispiel Kometen, zu finden. Ein besonders geeigneter Ort in unserer Galaxie ist Sagittarius B2 – ganz in der Nähe von Sagittarius A*, dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße.
„Unser Team begann vor mehr als 15 Jahren mit der Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Sagittarius B2 mit dem 30-Meter-Radioteleskop IRAM“, sagte Arno Belosh vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, der Erstautor von Discovery of Isopropanol. „Diese Beobachtungen waren erfolgreich und führten zur ersten interstellaren Entdeckung einer Reihe organischer Moleküle.“
Mit ALMA (Atacama Large Millimeter / Submilimeter Array), das vor zehn Jahren gestartet wurde, ist es möglich geworden, über das hinauszugehen, was mit einzelnen Radioteleskopen in Richtung Sagittarius B2 erreicht werden kann. Daher begannen die Forscher mit einer Langzeitstudie der chemischen Zusammensetzung dieser Wolke mit hoher Winkelauflösung.
Beobachtungen haben seit 2014 zur Identifizierung von drei neuen organischen Molekülen (Isopropylcyanid, N-Methylformamid, Harnstoff) geführt. Das neueste Ergebnis dieses Projekts ist die Entdeckung von Propanol (C3H7OH). Propanol ist das größte Alkoholmolekül, das bisher im interstellaren Raum gefunden wurde der Moment. Es existiert in zwei Formen (“Isomere”), je nachdem, an welches Kohlenstoffatom die funktionelle Hydroxylgruppe (OH) gebunden ist.
In normalem Propanol ist OH an das endständige Kohlenstoffatom der Kette gebunden, in Isopropanol ist es an das zentrale Kohlenstoffatom der Kette gebunden. Beide Isomere können im Sagittarius B2 ALMA-Datensatz identifiziert werden. Dies ist das erste Mal, dass Isopropanol im interstellaren Medium und normales Propanol in der Sternentstehungszone gefunden wurde.
„Die Entdeckung der beiden Propanol-Isomere ist von einzigartiger Bedeutung, wenn es darum geht, den Bildungsmechanismus der beiden Isomere aufzuklären. Weil sie so ähnlich sind, verhalten sie sich auch physikalisch sehr ähnlich, was bedeutet, dass die beiden Moleküle an den gleichen Orten und zur gleichen Zeit vorhanden sein müssen“, sagte Rob Garrod von der University of Virginia in Charlottesville, USA.
Die Identifizierung organischer Moleküle in den Spektren von Sternentstehungsgebieten ist schwierig. „Je größer das Molekül ist, desto mehr Spektrallinien sendet es bei unterschiedlichen Frequenzen aus“, sagt Holger Müller von der Universität zu Köln. In einer Quelle wie Sagittarius B2 tragen so viele Moleküle zur beobachteten Strahlung bei, dass sich ihre Spektren überlappen und es schwierig ist, ihre „Fingerabdrücke“ zu erkennen und sie einzeln zu identifizieren.
Dank der hohen Winkelauflösung von ALMA war es möglich, Teile der Wolke zu isolieren, die sehr schmale Spektrallinien emittieren. Dies war der Schlüssel zur Identifizierung der beiden Isomeren von Propanol. Auch die Empfindlichkeit des Teleskopsystems spielte eine wichtige Rolle.
Diese Studie ist ein Langzeitprojekt zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der verschiedenen Regionen von Sagittarius B2. Eines der Ziele ist die Identifizierung neuer interstellarer Moleküle. Die Entdeckung nahe verwandter Moleküle, die sich in ihrer Struktur geringfügig unterscheiden, und die Messung ihres Häufigkeitsverhältnisses ermöglichen die Aufklärung bestimmter Teile des chemischen Reaktionsnetzwerks. Damit wollen Forscher die Entstehung von Molekülen im interstellaren Medium besser verstehen.
NJ/HOR
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