METANOL BERAT, AKHIRNYA DITEMUKAN DI ANTARIKSA

Deuterium adalah isotop berat hidrogen. Di galaksi kita, ada sekitar 1,6 atom deuterium untuk setiap 100.000 atom hidrogen. Namun di inti awan molekuler yang dingin dan padat, tempat bintang-bintang lahir, molekul yang mengandung deuterium bisa berorde-orde besaran lebih melimpah daripada yang disiratkan rasio itu. Pada suhu serendah itu, beberapa reaksi kunci terus-menerus menyalurkan deuterium ke dalam molekul, dan efeknya makin besar seiring waktu. Jumlah deuterium dalam suatu molekul dengan demikian bisa memberi petunjuk tentang kapan dan di mana molekul itu terbentuk.

Molekul kompleks yang paling umum

Metanol (CH₃OH) adalah “molekul organik kompleks” — molekul mengandung karbon dengan enam atom atau lebih — yang paling melimpah di wilayah pembentukan bintang. Metanol terutama terbentuk di lapisan es yang menyelimuti butiran debu selama fase dingin sebelum sebuah bintang menyala, dan merupakan batu loncatan menuju molekul yang lebih kompleks.

Metanol memiliki empat atom hidrogen: tiga di ujung karbonnya, satu di ujung oksigennya. Versi dengan satu, dua, atau tiga atom deuterium di sisi karbon sudah pernah terdeteksi di antariksa. Bentuk yang terdeuterasi penuh, CD₃OD, yang keempat atomnya deuterium, baru sebatas diisyaratkan. Prediksi laboratorium tentang tanda radionya sudah ada sejak 2023.

Sepuluh garis dari IRAS4A2

A. Belloche, dari Institut Max Planck untuk Radioastronomi di Bonn, bersama rekan-rekan dari Eropa, Amerika Serikat, dan Asia memakai COMPASS, survei besar dengan jaringan teleskop radio ALMA terhadap sebelas bintang muda bermassa rendah yang memiliki “hot corino” — zona hangat dan kompak tempat molekul-molekul es menguap dan berpendar pada panjang gelombang radio. Mereka berfokus pada IRAS4A2, salah satu bintang dari sebuah pasangan di awan NGC 1333, sejauh 290 parsek. Di sinilah pula amonia yang terdeuterasi penuh pertama kali diidentifikasi di sekitar bintang muda.

Dengan menyapu frekuensi langit dari 279 hingga 312 gigahertz, tim memodelkan pancaran metanol dan semua variannya pada suhu sekitar 200 kelvin. Setiap varian metanol yang sidik jari radionya tersedia untuk umum muncul. Di antaranya: CD₃OD, dengan sepuluh garis yang terdeteksi jelas. Inilah deteksi kokoh pertama metanol yang terdeuterasi penuh di antariksa — dan, catat para penulis, identifikasi pertama molekul apa pun yang membawa empat atom deuterium di medium antarbintang. Jumlahnya kira-kira 4 per 10.000 bagian metanol di sana.

Metanol yang bersembunyi

Sebuah teka-teki muncul bersamanya. Dibandingkan dengan versi langkanya yang mengandung karbon-13 dan oksigen-18, metanol biasa tampak terlalu sedikit — sekitar 7 hingga 11 kali lebih sedikit dari seharusnya — sementara versi-versi langka itu masuk akal bila dibandingkan satu sama lain. Para penulis menyimpulkan bahwa jumlah metanol biasa kemungkinan diremehkan, mungkin karena pancarannya berasal dari gumpalan-gumpalan, bukan dari awan yang merata. Karena itu, mereka memakai versi-versi langka sebagai pengganti untuk menghitung rasio deuterium.

Deuterium menumpuk melampaui peluang acak

Jika deuterium hanya menggantikan hidrogen secara acak dengan peluang tetap, setiap varian akan menunjukkan rasio deuterium terhadap hidrogen yang sama. Sebaliknya, rasio yang diperoleh naik seiring jumlah atom deuterium: sekitar 1% untuk bentuk dengan satu deuterium, 9 hingga 23% untuk bentuk dengan dua dan tiga deuterium, dan sekitar 41% saat membandingkan CD₃OD dengan CH₃OD. Pola di IRAS4A2 hampir identik dengan pola pada bintang muda lain, BHR71-IRS1, dan mirip dengan protobintang bermassa rendah lainnya.

Model meleset di ujung yang berat

Tim membandingkan rasio-rasio ini dengan lima model kimia terbitan tentang bagaimana metanol dan bentuk-bentuk terdeuterasinya terbentuk. Semuanya meremehkan bentuk dengan banyak deuterium, biasanya sebesar satu hingga dua orde besaran — dan, untuk CD₃OD dalam satu model, sekitar lima orde besaran. Putusan para penulis: model-model saat ini kehilangan satu bahan kunci yang mendorong terbentuknya metanol yang sangat terdeuterasi.

Deteksi ini juga membawa sebuah prediksi. Dua varian yang tersisa, CH₂DOD dan CHD₂OD, seharusnya mudah ditemukan di IRAS4A2 begitu para spektroskopis laboratorium menyediakan tanda radionya. Pengamatan yang lebih tajam dengan resolusi sudut yang lebih tinggi juga bisa mengungkap apakah metanol itu memang berada dalam gumpalan-gumpalan.