अवकाशात, कमी स्थिर रेणू बाजी मारतो

अवकाशात सापडलेले अनेक रेणू केवळ चार मूलद्रव्यांपासून बनलेले असतात: हायड्रोजन, कार्बन, नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन — सेंद्रिय आणि जीवपूर्व (prebiotic) रसायनशास्त्राचे मूलभूत घटक. योग्य प्रकारे मांडल्यास, ते पेप्टाइड बंध, –C(=O)–N(–H)–, तयार करू शकतात, जो अमिनो आम्लांना जोडून प्रथिने बनवतो. लेखक आयसोसायनेट गटाला, –N=C=O, त्याची अत्यावश्यक उपरचना मानतात: तीच N–C–O साखळी. ताऱ्यांदरम्यान ओळखल्या गेलेल्या 350 हून अधिक रेणूंपैकी, केवळ पाच रेणूंमध्ये तो होता, त्यात आयसोसायनिक आम्ल, HNCO, याचाही समावेश आहे.

प्रोटॉन जोडण्याचे दोन मार्ग

आयसोसायनिक आम्ल दोन ठिकाणी एक अतिरिक्त प्रोटॉन घेऊ शकते. नायट्रोजनवर, ते H₂NCO⁺ बनते, सर्वाधिक स्थिर मांडणी, जी अवकाशात आधीच आढळली आहे. ऑक्सिजनवर, ते HNCOH⁺ बनते, एक समघटक (isomer) — तेच अणू, वेगळी मांडणी — जो ऊर्जेत 18 किलोकॅलरी प्रति मोल इतका वर असतो — सुमारे 9,000 केल्व्हिनवरील वायूइतकी ऊर्जा, मेघाच्या सुमारे 100 केल्व्हिनपेक्षा कितीतरी अधिक.

सिद्धांत आणि प्रयोगशाळा यांनी सूचित केले होते की दुसरे रूप दुर्मीळ असू नये. H₃⁺ आयन आणि HNCO यांच्यातील अभिक्रियेच्या — हे आयन तयार होण्याच्या मुख्य मार्गांपैकी एक मानल्या जाणाऱ्या — अलीकडील गणनांमध्ये असे आढळले की ती सुमारे 80% वेळा HNCOH⁺ तयार करते. एका प्रयोगशाळा-प्रयोगात, HNCOH⁺ हा H₂NCO⁺ पेक्षा दुप्पट विपुल होता. आणि एकदा तयार झाल्यावर, HNCOH⁺ चे आपल्या स्थिर जुळ्यात रूपांतर होणे जवळजवळ अशक्य असते: मध्ये एक उंच ऊर्जा-अडथळा उभा असतो. तरीही, तो अवकाशात कोणीही कधीच पाहिला नव्हता.

आघातांनी हादरलेला मेघ

स्पेनच्या Centro de Astrobiología या संस्थेच्या Marta Rey-Montejo आणि स्पेन, जर्मनी, जपान, अमेरिका आणि चिली येथील त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आकाशगंगेच्या केंद्राजवळील G+0.693-0.027 या रेणवीय मेघाकडे पाहिले. मोठ्या प्रमाणावरील आघात-लहरी, बहुधा मेघांच्या टकरीमुळे निर्माण झालेल्या, धूलिकणांच्या बर्फाळ आवरणांतून आणि गाभ्यांतून द्रव्य उखडून काढतात आणि ते वायूमध्ये मुक्त करतात. त्यामुळे हा मेघ नवे रेणू शोधण्यासाठी सर्वांत सुपीक ठिकाणांपैकी एक बनतो.

त्यांनी तीन रेडिओ दुर्बिणींनी केलेल्या या मेघाच्या एका अति-सखोल सर्वेक्षणाचा वापर केला — Yebes 40-मीटर, IRAM 30-मीटर आणि APEX तबकड्या — ज्याने 31 ते 275 GHz दरम्यानचा जवळजवळ 150 GHz इतका वारंवारता-पट्टा व्यापला.

सात रेषा, एक रेणू

अवकाशात फिरणारा रेणू अचूक रेडिओ वारंवारतांच्या एका शिडीवर उत्सर्जन करतो, आणि प्रत्येक वारंवारता एका अरुंद शिखराच्या रूपात दिसते — एक वर्णपटीय रेषा. HNCOH⁺ च्या केवळ दोन सर्वांत खालच्या पायऱ्या प्रयोगशाळेत मोजल्या गेल्या होत्या, त्यामुळे चमूने उरलेल्या पायऱ्यांचे बहिर्वेशन (extrapolation) केले. आठ पायऱ्या सर्वेक्षणाच्या कक्षेत आल्या; सात पायऱ्यांचे विश्लेषण करता आले, तर आठवी पृथ्वीच्या वातावरणातील एका रेषेखाली दडलेली होती.

त्या सर्व जुळल्या. या जुळवणीतून (fit) दृष्टिरेषेवर 9.9 × 10¹² रेणू प्रति चौरस सेंटिमीटर इतकी स्तंभ-घनता (column density), रेणवीय हायड्रोजनच्या तुलनेत सुमारे 7.3 × 10⁻¹¹ इतकी विपुलता, आणि रेणूच्या परिभ्रमणासाठी सुमारे 24 केल्व्हिन तापमान मिळते. यांपैकी बहुतेक रेषा कोणत्याही प्रयोगशाळेत कधीच मोजल्या गेल्या नव्हत्या; त्यांच्यावरून, फिरणारा रेणू कसा ताणला जातो याचे पहिले मूल्य चमूने काढले, जे पुंज-रासायनिक (quantum-chemical) गणनांशी जवळून जुळते.

G+0.693 च्या दिशेने HNCOH⁺ च्या सात परिभ्रमण रेषा: निरीक्षित वर्णपट (राखाडी), HNCOH⁺ साठीची जुळवणी (लाल), सर्व ज्ञात रेणू (निळा). रेणूची रचना खाली उजवीकडे दाखवली आहे. — Figure 1, Rey-Montejo et al. (2026), arXiv:2610.39654.

कमी स्थिर जुळा बाजी मारतो

नव्या डेटासह, चमूने स्थिर जुळा, H₂NCO⁺, पुन्हा मोजला: 2.6 × 10¹² प्रति चौरस सेंटिमीटर. त्यामुळे HNCOH⁺ 3.8 पट अधिक विपुल ठरतो.

दोन्ही रूपे केवळ आपल्या ऊर्जांनुसार स्थिरावली असती, तर मेघाच्या सुमारे 70 ते 140 केल्व्हिन तापमानाला, HNCOH⁺ हा H₂NCO⁺ पेक्षा 20 हून अधिक परिमाण-क्रमांनी (orders of magnitude) दुर्मीळ असता. त्याऐवजी, त्याची विपुलता तो कसा तयार होतो हे प्रतिबिंबित करते: हे आयन तयार करणारी अभिक्रिया कमी स्थिर रूपाला झुकते माप देते. लेखक नमूद करतात की अवकाशातील समघटकांची इतर कुळेही हाच नमुना दाखवतात, ज्यांत उच्च-ऊर्जा रूपे त्यांच्या स्थिर समकक्षांइतकीच सामान्य असतात. हे दोन आयन किती वेगाने फिरतात यातही फरक आहे: HNCOH⁺ हा H₂NCO⁺ पेक्षा उष्ण दिसतो (सुमारे 24 विरुद्ध 9 केल्व्हिन, तर वायू स्वतः सुमारे 70 ते 140 केल्व्हिनवर आहे). लेखक एक संभाव्य कारण सुचवतात: HNCOH⁺ कमी ध्रुवीय आहे, त्यामुळे तो आपली परिभ्रमण ऊर्जा रेडिओ लहरींच्या रूपात कमी सहजतेने सोडतो, आणि वायूशी होणाऱ्या टकरी त्याला अधिक वेगाने फिरत ठेवतात.

सहा रेणू, आणि संख्या वाढतेच आहे

HNCOH⁺ हा आयसोसायनेट गट असलेला, अवकाशात सापडलेला सहावा रेणू आहे. त्याचा संपूर्ण परिभ्रमण वर्णपट नकाशाबद्ध करण्यासाठी लेखक एका समर्पित प्रयोगशाळा-अभ्यासाची मागणी करतात. त्यांचा व्यापक धडा ताऱ्यांदरम्यान रसायनशास्त्र कसे चालते याबद्दल आहे: तिथे, अणूंची सर्वाधिक स्थिर मांडणी ही सर्वाधिक सामान्य असेलच असे नाही — महत्त्वाचा असतो तो रेणू ज्या मार्गाने जन्माला येतो तो मार्ग.