허블, 우주에서 버키볼 발견

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허블 우주 망원경으로 일하는 과학자들은 우주에서 매우 복잡한 분자를 발견했습니다. 유명한 사상가 벅 민스터 풀러 (Buckminster Fuller)의 이름을 딴 버키볼 (Buckyballs)은 축구 공의 거친 모양에 60 개의 탄소 원자 (C60)의 분자 배열이다. 이 이국적인 분자가 우주에서 처음 발견 된 것은 아니지만, Buckyball 이온이 처음 발견 된 것은 아닙니다.

Buckyballs (일명 Buckminsterfullerenes)는 성간 매체 (ISM)에서 태양계 사이에 존재하는 확산 물질과 방사선에서 발견되었습니다. ISM은 별과 행성이 결국 형성되는 일종의 근본적인 문제이기 때문에 천문학 자들은 실제로 그것에 관심이 있습니다. ISM의 내용을 이해하면 별, 행성, 궁극적으로 생명 자체의 부상에 빛이 비춰집니다.

“C에 대한 우리의 확인₆₀⁺ 갤럭시에서 가장 낮은 밀도에서도 가장 강한 자외선 조사 환경에서도 복잡한 천문학을 얻을 수있는 방법을 보여줍니다.”
Martin Cordiner, Goddard 우주 비행 센터 책임자

이 발견 뒤에있는 팀은 2019 년 4 월 22 일에 천체 물리학 저널 편지에 그 결과를 발표했습니다.이 논문은“허블 우주 망원경을 사용하여 성간 C60 + 확인”이라고합니다. 주저자는 가톨릭 대학교의 Martin Cordiner이며 메릴랜드 주 그린벨트에있는 NASA의 Goddard 우주 비행 센터에 주둔하고 있습니다.

지구상에서 과학자들은 C60 +를 발견했지만 거의 없습니다. 그들은 암석과 광물에서 발견되었으며 고온 연소에 의해 생성 된 그을음에서도 발견되었습니다. ISM에서 이온화 된 (전기적으로 충전 된) C60 + 형태를 찾는 것은 놀라운 환경입니다.

우주의 C60 +는 별에 의해 이온화됩니다. 별의 자외선은 C60에서 전자를 제거하여 분자를 양전하로 만듭니다. 우주에서 이러한 복잡한 탄소 분자를 찾는 것은 성간 매체에서 물질의보다 완전한 카탈로그를 향한 한 단계입니다.

인생 : 최고의 화학적 복잡성

"저자 확산 ISM은 역사적으로 너무 거대하고 잔인한 환경으로 간주되어 상당한 양의 큰 분자가 발생할 수 있습니다." “C를 탐지하기 전에₆₀우주에서 가장 큰 알려진 분자는 크기가 12 원자에 불과했다. C의 확인₆₀⁺ 갤럭시에서 가장 낮은 밀도에서도 가장 강한 자외선 조사 환경에서도 복잡한 천문학을 얻을 수있는 방법을 보여줍니다.”

"어떤면에서는 인생은 화학적 복잡성의 궁극적 인 것으로 생각 될 수 있습니다."
Martin Cordiner, Goddard 우주 비행 센터 책임자

우리가 아는 한, 삶의 열쇠는 탄소입니다. 풍부하고 독특하고 다양한 화합물을 형성 할 수 있습니다. 탄소는 일반적인 지구 온도에서 고분자라고 불리는 큰 분자를 형성 할 수 있습니다. 폴리머는 단백질 및 DNA와 같은 생체 조직에서 중요한 역할을하는 광범위한 특성을 가진 분자 군입니다. 탄소가없는 삶을 상상하기는 어렵습니다.

생명은 탄소 함유 분자를 기반으로하기 때문에 우주에서 C60 +와 같은 복잡한 탄소 분자를 찾는 것은 흥미로운 발견입니다. Cordiner는“어떻게 든 인생은 화학적 복잡성의 궁극적 인 것으로 생각할 수 있습니다. “C의 존재₆₀ 우주 환경에 내재 된 높은 수준의 화학적 복잡성을 명백히 보여 주며, 우주에서 자발적으로 발생하는 다른 매우 복잡한 탄소 함유 분자에 대한 강한 가능성을 지적한다”고 말했다.

ISM에서 C60 +를 찾는 열쇠는 IDB (Diffuse Interstellar Bands)입니다.

ISM의 주요 물질은 수소와 헬륨과 같은 일반적인 용의자입니다. 그러나 ISM에는 다른 미확인 복합 분자가 많이 있으며, 그것을 찾는 유일한 방법은 그것들을 통과하는 별빛을 연구하는 것입니다.

ISM의 다른 요소와 화합물은 별빛의 특정 파장을 차단하거나 흡수 할 수 있습니다. 분광법을 사용하여 과학자들은 빛을 다른 파장으로 나누고 조사 할 수 있습니다. 그렇게함으로써 어떤 파장이 존재하지 않는지를 정확하게 감지하고 책임있는 화학 물질을 추론 할 수 있습니다.

ISM에서이 작업은 어려울 수 있습니다. 거기에서 분광법에 의해 드러난 흡수 패턴은 훨씬 더 넓은 범위의 빛을 커버하며, 그중 일부는 지구에서 볼 수있는 것과 완전히 다릅니다. 이러한 패턴을 Diffuse Interstellar Bands라고하며 1922 년 미국 천문학 자 Mary Lea Heger에 의해 처음 발견되었습니다.

문제는 우주에서 DIB의 특성을 식별하기 위해서는 실험실에서 볼 수있는 것과 일치해야한다는 것입니다. 그러나 수백만 가지의 서로 다른 분자 구조와 관련 DIB가 있으므로 이들을 모두 식별하는 데 평생이 걸릴 것입니다.

“현재 400 개가 넘는 DIB가 알려져 있지만 (C에 새로 추가 된 소수는 제외)₆₀⁺), 결정적으로 확인 된 것은 없습니다.”Cordiner가 말했습니다. “DIB의 출현은 우주에 많은 양의 탄소가 풍부한 분자의 존재를 나타내며, 그 중 일부는 결국 생명을 일으키는 화학에 참여할 수 있습니다. 그러나이 물질의 구성과 특성은 나머지 DIB가 할당 될 때까지 알려지지 않을 것입니다.”

과학자들은 DIB에 대한 정확한 실험실 일치를 찾기 위해 수십 년을 보냈습니다.

기분 좋은 허블 스팟 버키볼

이곳에서 유서 깊은 허블 우주 망원경이 등장합니다.

이 새로운 연구의 배후 팀은 실험실에서 C60 + 흡수 패턴을 허블이 성간 매체에서 관찰 한 DIB와 비교했습니다. 실험실 DIB 작업은 스위스 바젤 대학교 (University of Basel)의 다른 팀이 수행했습니다. 허블은 지구 대기권의 수증기가 그것을 막을 수없는 궤도에서 그 자리에서 C60 + 흡수 데이터를 관찰 할 수있었습니다. 그럼에도 불구하고 팀은 우주 망원경을 감도 한계를 넘어서야했습니다.

우주에서 버키볼 이온의 발견으로 팀은 더 많은 것을 시작했다. 이러한 복잡한 탄소 분자가 ISM에 존재한다면 다른 생각이 있습니까? 이를 알아보기 위해 DIB를 식별하기 위해 다른 복잡한 탄소 분자에 대해 더 많은 실험실 작업이 필요하므로 향후 ISM 관찰과 일치시킬 수 있습니다.

현재이 연구의 배후에있는 팀은 우주에서 버키볼을 계속 찾고 얼마나 일반적인지 확인하려고합니다. 선임 저자 Cordiner는 지금까지의 발견을 바탕으로 C60 +가 은하계에 널리 퍼져 있다고 생각합니다.

지구와 다른 곳에서 생명의 출현과 진화에 의미하는 바는 공중에 있지만 흥미로운 질문입니다.