AĞIR METANOL SONUNDA UZAYDA BULUNDU

Döteryum, hidrojenin ağır izotopudur. Galaksimizde her 100.000 hidrojen atomuna karşılık yaklaşık 1,6 döteryum atomu vardır. Oysa yıldızların doğduğu moleküler bulutların soğuk ve yoğun çekirdeklerinde, döteryum içeren moleküller bu oranın öngördüğünden birkaç büyüklük mertebesi daha bol olabilir. Böylesine düşük sıcaklıklarda birkaç kilit tepkime döteryumu istikrarlı biçimde moleküllere yönlendirir ve etki zamanla büyür. Bu yüzden bir moleküldeki döteryum miktarı, onun ne zaman ve nerede oluştuğuna dair ipucu verebilir.

En yaygın karmaşık molekül

Metanol (CH₃OH), yıldız oluşum bölgelerinde en bol bulunan “karmaşık organik molekül” — altı ya da daha fazla atomlu, karbon içeren moleküller — dür. Çoğunlukla bir yıldız yanmaya başlamadan önceki soğuk evrede toz taneciklerinin buzlu kaplamalarında oluşur ve daha karmaşık moleküllere giden bir basamaktır.

Metanolün dört hidrojen atomu vardır: üçü karbon ucunda, biri oksijen ucunda. Karbon tarafında bir, iki ya da üç döteryum atomu taşıyan versiyonlar uzayda zaten tespit edilmişti. Dördünün de döteryum olduğu tamamen döteryumlanmış biçim, CD₃OD, ise yalnızca ima edilmişti. Radyo imzasına ilişkin laboratuvar öngörüleri 2023’ten beri mevcut.

IRAS4A2’den on çizgi

Bonn’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden A. Belloche ile Avrupa, ABD ve Asya’dan meslektaşları, “sıcak korinolara” (hot corinos) — buzlu moleküllerin buharlaşıp radyo dalga boylarında parladığı ılık, küçük bölgeler — sahip on bir genç, düşük kütleli yıldızı ALMA radyo teleskop dizisiyle inceleyen büyük bir tarama olan COMPASS’ı kullandı. 290 parsek uzaklıktaki NGC 1333 bulutunda bir çiftin yıldızlarından biri olan IRAS4A2’ye odaklandılar. Genç bir yıldızın çevresinde tamamen döteryumlanmış amonyağın ilk kez tanımlandığı yer de burası.

Ekip, gökyüzünü 279 ile 312 gigahertz arasındaki frekanslarda tarayarak, metanol ve tüm varyantlarının yaklaşık 200 kelvin sıcaklıktaki salımını modelledi. Bilinen radyo parmak izine sahip her metanol varyantı ortaya çıktı. Bunların arasında: on çizgisi açıkça tespit edilen CD₃OD. Bu, uzayda tamamen döteryumlanmış metanolün ilk sağlam tespiti — ve yazarların belirttiğine göre, yıldızlararası ortamda dört döteryum atomu taşıyan herhangi bir molekülün ilk tanımlanması. Oradaki metanolün kabaca 10.000’de 4’üne karşılık geliyor.

Saklanan metanol

Bununla birlikte bir bilmece de geldi. Nadir karbon-13 ve oksijen-18 versiyonlarıyla karşılaştırıldığında sıradan metanol çok daha kıt görünüyordu — olması gerekenden yaklaşık 7 ila 11 kat az —, oysa nadir versiyonlar birbirleriyle makul biçimde uyuşuyordu. Yazarlar, sıradan metanol miktarının muhtemelen olduğundan düşük tahmin edildiği sonucuna varıyor; belki de salımı düzgün bir buluttan değil, topaklardan geldiği için. Bu yüzden döteryum oranlarını hesaplamak için nadir versiyonları vekil olarak kullandılar.

Döteryum şansın ötesinde birikiyor

Döteryum hidrojenin yerini sabit bir olasılıkla rastgele alsaydı, her varyant aynı döteryum/hidrojen oranına işaret ederdi. Bunun yerine, çıkarılan oran döteryum atomu sayısıyla birlikte tırmanıyor: tek döteryumlu biçimler için yaklaşık %1, çift ve üç döteryumlu olanlar için %9 ila %23 ve CD₃OD ile CH₃OD karşılaştırıldığında yaklaşık %41. IRAS4A2’deki örüntü, başka bir genç yıldız olan BHR71-IRS1’inkiyle neredeyse aynı ve diğer düşük kütleli önyıldızlarınkine benziyor.

Modeller ağır ucu ıskalıyor

Ekip bu oranları, metanol ve döteryumlu biçimlerinin nasıl biriktiğine dair yayımlanmış beş kimyasal modelle karşılaştırdı. Hepsi çoklu döteryumlu biçimleri olduğundan düşük tahmin ediyor, genellikle bir ila iki büyüklük mertebesi — ve bir modelde CD₃OD için yaklaşık beş büyüklük mertebesi. Yazarların hükmü: yoğun biçimde döteryumlanmış metanolü destekleyen kilit bir bileşen mevcut modellerde eksik.

Tespit bir öngörüde de bulunuyor. Kalan iki varyant, CH₂DOD ve CHD₂OD, laboratuvar spektroskopistleri radyo imzalarını sağlar sağlamaz IRAS4A2’de kolayca fark edilebilmeli. Daha yüksek açısal çözünürlükle daha keskin bir bakış, metanolün gerçekten topaklar içinde bulunup bulunmadığını da ortaya koyabilir.