Nouvelle molécule H CCCN détectée dans l'espace

Les scientifiques ont détecté une nouvelle molécule appelée H CCCN, aussi connue sous le nom de radical cyanovinyle, à la fois en laboratoire et dans l'espace. Cette découverte a été réalisée grâce à des télescopes radio avancés et des techniques qui étudient la lumière et d'autres signaux provenant d'étoiles lointaines et de nuages de gaz dans l'espace.

#Création en laboratoire

Pour créer H CCCN en labo, les chercheurs ont utilisé une méthode appelée décharge électrique. Ils ont mélangé un gaz appelé cyanure de vinyle avec un autre gaz, le néon, et l'ont fait passer à travers une décharge électrique. Ce processus a permis de produire le radical, qui est une molécule très réactive à cause des électrons non appariés. Les chercheurs ont ensuite analysé le spectre de rotation de cette molécule, ce qui est une façon de comprendre son comportement et sa structure en examinant la lumière qu'elle émet ou absorbe à différentes fréquences.

Les chercheurs ont utilisé un appareil spécial appelé spectromètre de micro-ondes à transformée de Fourier pour étudier la molécule. Cet appareil permet de mesurer précisément les fréquences des rotations des molécules. Le spectre a révélé des motifs complexes en raison des mouvements à l'intérieur de la molécule qui affectent la façon dont elle émet de la lumière.

#Découverte dans l'espace

Après avoir confirmé les résultats de laboratoire, l'équipe a cherché H CCCN dans un nuage sombre et froid de l'espace appelé TMC-1. Ils ont utilisé le télescope de 40 mètres de Yebes pour effectuer cette recherche, analysant les signaux d'une gamme de fréquences. Ils ont trouvé que ce radical était présent dans TMC-1 en identifiant des transitions spécifiques en fréquence qui correspondaient aux prédictions basées sur les résultats de laboratoire.

Les chercheurs ont trouvé deux formes différentes de H CCCN, connues sous les noms d'ortho et para, qui diffèrent selon l'arrangement des atomes d'hydrogène dans la molécule. Ils ont calculé combien de chaque forme était présente dans le nuage en déterminant leurs densités de colonne, ce qui mesure combien de ces molécules existent dans un volume spécifique de l'espace. En utilisant une température de rotation de 6 K, ils ont estimé qu'il y avait environ 1,4 x 10^13 molécules d'ortho-H CCCN et 1,1 x 10^13 molécules de para-H CCCN dans le nuage froid.

#Contexte sur le cyanure de vinyle

Avant cela, les scientifiques avaient déjà détecté le cyanure de vinyle dans l'espace, une molécule similaire à H CCCN. Le cyanure de vinyle a été trouvé à divers endroits, y compris l'atmosphère de Titan, les lunes de Saturne, et dans plusieurs régions du milieu interstellaire. Ces connaissances ont aidé les chercheurs à proposer que H CCCN serait également détectable.

Le cyanure de vinyle peut se décomposer dans des réactions pour former H CCCN, ce que les scientifiques pensent avoir pu se produire dans TMC-1. Le spectre créé en laboratoire a servi de référence cruciale pour trouver H CCCN dans le cosmos.

#Réactions chimiques menant à H CCCN

H CCCN peut être formé par plusieurs réactions chimiques. Une réaction probable implique des atomes de carbone réagissant avec une autre molécule appelée CH CN. Une autre réaction possible pourrait inclure des atomes d'azote et une molécule différente, CH CCH.

Pour confirmer comment H CCCN pourrait exister dans l'espace, les chercheurs ont construit un Modèle chimique qui simule comment les molécules se forment dans des environnements comme TMC-1. En incluant des réactions possibles pouvant mener à la création de H CCCN, ils ont constaté que l'abondance prédite correspondait aux quantités observées dans le nuage, confirmant que ces réactions sont des voies significatives pour sa formation.

#Observations astronomiques

Les chercheurs ont utilisé de nouveaux récepteurs à l'Observatoire de Yebes pour faire des observations radio de TMC-1. Ces récepteurs sont suffisamment sensibles pour détecter des signaux très faibles et couvrent une large gamme de fréquences. Les observations ont été soigneusement planifiées sur plusieurs sessions, garantissant que les données collectées étaient complètes et précises.

Ils ont utilisé une technique appelée commutation de fréquence, qui aide à filtrer le bruit d'autres sources et à se concentrer sur des signaux spécifiques provenant de H CCCN. Le temps d'observation total a dépassé 850 heures, fournissant un ensemble de données solide pour l'analyse.

#Calculs théoriques

Les scientifiques ont effectué des calculs théoriques pour mieux comprendre la structure de H CCCN. Ils ont utilisé des modèles complexes pour déterminer la géométrie de la molécule et son comportement. Cela inclut le calcul de propriétés comme le moment dipolaire, qui est lié à la façon dont la molécule interagit avec les champs électriques.

Ils ont découvert que H CCCN a une forme courbée, par opposition à une forme droite, ce qui est important pour comprendre comment elle se comporte dans les réactions chimiques. L'énergie nécessaire à la molécule pour changer de forme ou de configuration a également été calculée, aidant à comprendre ses réactions potentielles dans l'espace.

#Spectre de rotation et analyse

Le spectre de rotation de H CCCN a été crucial pour identifier cette molécule. Les scientifiques ont observé des transitions spécifiques liées au mouvement de rotation de la molécule, ce qui a révélé la présence de divers composants hyperfins. Ces composants proviennent d'interactions entre les noyaux de la molécule et leurs spins, fournissant des informations détaillées sur la structure de la molécule.

En analysant le spectre, les chercheurs ont pu confirmer l'identité de H CCCN grâce à la correspondance des fréquences observées avec les prédictions théoriques. Cet accord a solidifié la découverte de ce radical dans TMC-1, en faisant l'une des rares molécules détectées dans un tel environnement froid.

#Conclusion

La détection de H CCCN dans TMC-1 marque une étape importante dans la compréhension de la chimie organique complexe dans l'espace. Cette découverte montre comment les techniques de laboratoire peuvent enrichir notre connaissance de l'univers et nous aider à découvrir les éléments constitutifs de la vie au-delà de la Terre. Les résultats ouvrent de nouvelles voies pour explorer la chimie du milieu interstellaire et comment ces molécules pourraient contribuer à la formation de nouvelles étoiles et planètes.

Les recherches futures pourraient se concentrer sur la recherche de plus de ces radicaux dans d'autres régions de l'espace et comprendre leurs rôles dans l'environnement cosmique. Ces insights pourraient mener à une compréhension plus approfondie des origines des molécules qui sont fondamentales pour la vie telle que nous la connaissons.