అంతరిక్షంలో, తక్కువ స్థిరమైన అణువే గెలుస్తుంది

అంతరిక్షంలో కనుగొన్న చాలా అణువులు కేవలం నాలుగు మూలకాలతో నిర్మితమవుతాయి: హైడ్రోజన్, కార్బన్, నైట్రోజన్, ఆక్సిజన్ — సేంద్రియ, జీవపూర్వ (prebiotic) రసాయనశాస్త్రానికి మూలాధారాలు. సరైన విధంగా అమరితే, అవి అమైనో ఆమ్లాలను ప్రొటీన్లుగా కలిపే పెప్టైడ్ బంధాన్ని, –C(=O)–N(–H)–, ఏర్పరచగలవు. రచయితలు ఐసోసయనేట్ సమూహాన్ని, –N=C=O, దాని ముఖ్యమైన ఉపనిర్మాణంగా చూస్తారు: అదే N–C–O గొలుసు. నక్షత్రాల మధ్య గుర్తించిన 350కి పైగా అణువుల్లో, కేవలం ఐదు మాత్రమే దాన్ని కలిగి ఉన్నాయి — వాటిలో ఐసోసయానిక్ ఆమ్లం, HNCO, ఒకటి.

ప్రోటాన్‌ను చేర్చడానికి రెండు మార్గాలు

ఐసోసయానిక్ ఆమ్లం ఒక అదనపు ప్రోటాన్‌ను రెండు చోట్ల గ్రహించగలదు. నైట్రోజన్‌పై, అది H₂NCO⁺ అవుతుంది — అత్యంత స్థిరమైన అమరిక, అంతరిక్షంలో ఇప్పటికే గుర్తించబడింది. ఆక్సిజన్‌పై, అది HNCOH⁺ అవుతుంది — ఒక ఐసోమర్ (అవే పరమాణువులు, వేరే అమరిక), శక్తిలో మోల్‌కు 18 కిలోకేలరీలు ఎక్కువ స్థాయిలో ఉంటుంది — ఇది సుమారు 9,000 కెల్విన్ వద్ద ఉన్న వాయువు మోసే శక్తి, మేఘపు దాదాపు 100 కెల్విన్ కంటే ఎంతో ఎక్కువ.

రెండో రూపం అరుదుగా ఉండకూడదని సిద్ధాంతం, ప్రయోగశాల సూచించాయి. ఈ అయాన్లు ఏర్పడే ప్రధాన మార్గాల్లో ఒకటిగా భావించే, H₃⁺ అయాన్‌కు, HNCOకు మధ్య జరిగే చర్యపై ఇటీవలి గణనలు, అది సుమారు 80% సార్లు HNCOH⁺ను ఉత్పత్తి చేస్తుందని కనుగొన్నాయి. ఒక ప్రయోగశాల ప్రయోగంలో, HNCOH⁺ H₂NCO⁺ కంటే రెండు రెట్లు సమృద్ధిగా ఉంది. పైగా ఒకసారి ఏర్పడిన తర్వాత, HNCOH⁺ తన స్థిరమైన కవలగా మారడం కష్టం: ఒక అధిక శక్తి అవరోధం అడ్డుగా ఉంది. అయినా దాన్ని అంతరిక్షంలో ఎవరూ ఎప్పుడూ చూడలేదు.

ఢీకొనడాలతో కుదుపులకు లోనైన మేఘం

స్పెయిన్‌లోని Centro de Astrobiologíaకు చెందిన మార్తా రే-మోంటెహో, స్పెయిన్, జర్మనీ, జపాన్, అమెరికా, చిలీలకు చెందిన ఆమె సహచరులు, పాలపుంత కేంద్రం దగ్గర ఉన్న G+0.693-0.027 అనే అణు మేఘం వైపు చూశారు. బహుశా మేఘాల మధ్య ఢీకొనడం వల్ల ఏర్పడిన పెద్ద ఎత్తున షాక్ తరంగాలు, ధూళి కణాల మంచు పొరల నుంచి, కేంద్రభాగాల నుంచి పదార్థాన్ని పెకలించి వాయువులోకి విడుదల చేస్తాయి. అది ఈ మేఘాన్ని కొత్త అణువులను కనుగొనడానికి అత్యంత ఫలవంతమైన ప్రదేశాల్లో ఒకటిగా చేస్తుంది.

వారు మూడు రేడియో టెలిస్కోపులు — యెబెస్ 40-మీటర్లు, IRAM 30-మీటర్లు, APEX డిష్‌లు — చేసిన ఈ మేఘపు అతి-లోతైన సర్వేను వాడారు; అది 31 నుంచి 275 GHz మధ్య దాదాపు 150 GHz పౌనఃపున్యాలను కవర్ చేస్తుంది.

ఏడు రేఖలు, ఒకే అణువు

అంతరిక్షంలో తిరుగుతున్న ఒక అణువు, కచ్చితమైన రేడియో పౌనఃపున్యాల నిచ్చెనపై ఉద్గారిస్తుంది; ప్రతి ఒక్కటీ ఒక సన్నని శిఖరంగా కనిపిస్తుంది — ఒక వర్ణపట రేఖ. HNCOH⁺ యొక్క అత్యల్ప రెండు మెట్లను మాత్రమే ప్రయోగశాలలో కొలిచారు, కాబట్టి బృందం మిగతావాటిని బహిర్వేశనం (extrapolation) ద్వారా అంచనా వేసింది. ఎనిమిది మెట్లు సర్వే పరిధిలోకి వచ్చాయి; ఏడింటిని విశ్లేషించవచ్చు, ఎనిమిదోది భూ వాతావరణం నుంచి వచ్చిన ఒక రేఖ కింద ఉంది.

అవన్నీ సరిగ్గా సరిపోయాయి. ఫిట్, దృష్టి రేఖ వెంబడి చదరపు సెంటీమీటరుకు 9.9 × 10¹² అణువుల స్తంభ సాంద్రత (column density)ను, అణు హైడ్రోజన్‌తో పోలిస్తే సుమారు 7.3 × 10⁻¹¹ సమృద్ధిని, అణువు భ్రమణానికి సుమారు 24 కెల్విన్ ఉష్ణోగ్రతను ఇస్తుంది. ఈ రేఖల్లో చాలావాటిని ఏ ప్రయోగశాలలోనూ ఎప్పుడూ కొలవలేదు; వాటి నుంచి, తిరుగుతున్న అణువు ఎలా సాగుతుందో తెలిపే మొదటి విలువను బృందం రాబట్టింది — క్వాంటం-రసాయన గణనలతో దగ్గరగా ఏకీభవిస్తూ.

G+0.693 వైపు HNCOH⁺ యొక్క ఏడు భ్రమణ రేఖలు: గమనించిన వర్ణపటం (బూడిద రంగు), HNCOH⁺ ఫిట్ (ఎరుపు), తెలిసిన అన్ని అణువులు (నీలం). అణువు నిర్మాణం కింద కుడివైపు చూపబడింది. — చిత్రం 1, Rey-Montejo et al. (2026), arXiv:2610.39654.

తక్కువ స్థిరమైన కవల గెలుస్తుంది

కొత్త డేటాతో, బృందం స్థిరమైన కవల H₂NCO⁺ను కూడా తిరిగి కొలిచింది: చదరపు సెంటీమీటరుకు 2.6 × 10¹². అంటే HNCOH⁺ 3.8 రెట్లు ఎక్కువ సమృద్ధిగా ఉంది.

రెండు రూపాలూ కేవలం తమ శక్తుల ప్రకారం స్థిరపడి ఉంటే, సుమారు 70 నుంచి 140 కెల్విన్ ఉన్న మేఘపు ఉష్ణోగ్రత వద్ద, HNCOH⁺ H₂NCO⁺ కంటే 20 కంటే ఎక్కువ పరిమాణ క్రమాల (orders of magnitude) మేర అరుదుగా ఉండేది. బదులుగా, దాని సమృద్ధి అది ఎలా తయారవుతుందో ప్రతిబింబిస్తుంది: ఈ అయాన్లను ఏర్పరిచే చర్య తక్కువ స్థిరమైన రూపానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. అంతరిక్షంలోని ఇతర ఐసోమర్ కుటుంబాలు కూడా ఇదే తీరును చూపుతాయని రచయితలు గమనిస్తారు — అధిక శక్తి రూపాలు వాటి స్థిరమైన ప్రతిరూపాలంత సాధారణంగా ఉంటాయి. రెండు అయాన్లు ఎంత వేగంగా తిరుగుతాయన్న విషయంలోనూ భిన్నంగా ఉంటాయి: HNCOH⁺ H₂NCO⁺ కంటే వెచ్చగా కనిపిస్తుంది (సుమారు 24 కెల్విన్, 9 కెల్విన్‌తో పోలిస్తే; వాయువు మాత్రం సుమారు 70 నుంచి 140 కెల్విన్ వద్ద ఉంది). రచయితలు సూచించే ఒక సాధ్యమైన కారణం: HNCOH⁺ తక్కువ ధ్రువీయమైనది, కాబట్టి అది తన భ్రమణ శక్తిని రేడియో తరంగాలుగా అంత సులభంగా విడుదల చేయదు, వాయువుతో జరిగే ఢీకొనడాలు దాన్ని మరింత వేగంగా తిరిగేలా చేస్తాయి.

ఆరు అణువులు, ఇంకా పెరుగుతున్నాయి

ఐసోసయనేట్ సమూహాన్ని కలిగి ఉన్నట్టు అంతరిక్షంలో కనుగొన్న ఆరో అణువు HNCOH⁺. దాని పూర్తి భ్రమణ వర్ణపటాన్ని నమోదు చేయడానికి ఒక ప్రత్యేక ప్రయోగశాల అధ్యయనం అవసరమని రచయితలు పిలుపునిస్తారు. వారి విస్తృత పాఠం, నక్షత్రాల మధ్య రసాయనశాస్త్రం ఎలా పనిచేస్తుందనే దాని గురించి: అక్కడ, పరమాణువుల అత్యంత స్థిరమైన అమరిక తప్పనిసరిగా అత్యంత సాధారణమైనది కాదు — లెక్కలోకి వచ్చేది ఒక అణువు పుట్టే దారి.