Een team van wetenschappers, geleid door Boy Lankhaar aan de Chalmers University of Technology, heeft een belangrijke puzzel in de astrochemie opgelost:hoe magnetische velden in de ruimte te meten met behulp van methanol, de eenvoudigste vorm van alcohol. hun resultaten, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurastronomie , geven astronomen een nieuwe manier om te onderzoeken hoe massieve sterren worden geboren.

In de afgelopen halve eeuw, veel moleculen zijn ontdekt in de ruimte. Met behulp van radiotelescopen, astronomen hebben, met behulp van deze moleculen, hebben kunnen onderzoeken wat er precies in het donker gebeurt, dichte wolken waar nieuwe sterren en planeten worden geboren. Wetenschappers kunnen temperatuur meten, druk en gasbeweging door de signatuur van moleculen te bestuderen in de signalen die ze detecteren. Maar er is nog een andere grote speler betrokken bij massieve stervorming die moeilijker te meten is:magnetische velden.

Boy Lankhaar aan de Chalmers University of Technology, die het project leidde, zegt, "Als de grootste en zwaarste sterren worden geboren, we weten dat magnetische velden een belangrijke rol spelen. Maar hoe magnetische velden het proces beïnvloeden, is een onderwerp van discussie onder onderzoekers. We hebben dus manieren nodig om magnetische velden te meten, en dat is een echte uitdaging. Nutsvoorzieningen, dankzij onze nieuwe berekeningen, we weten eindelijk hoe we het met methanol moeten doen."

Met behulp van metingen van methanol (CH ₃ OH) in de ruimte om magnetische velden te onderzoeken, werd vele decennia geleden gesuggereerd. In het dichte gas dat veel pasgeboren sterren omgeeft, methanolmoleculen schijnen helder als natuurlijke microgolflasers, of masers. De signalen die we kunnen meten van methanolmasers zijn zowel sterk als uitgezonden op zeer specifieke frequenties.

"De masersignalen komen ook uit de regio's waar magnetische velden ons het meest vertellen over hoe sterren ontstaan. Met ons nieuwe begrip van hoe methanol wordt beïnvloed door magnetische velden, we kunnen eindelijk beginnen te interpreteren wat we zien, ’ zegt teamlid Wouter Vlemmings van Chalmers.

Eerdere pogingen om de magnetische eigenschappen van methanol in laboratoriumomstandigheden te meten, stuitten op problemen. In plaats daarvan, de wetenschappers besloten om een ​​theoretisch model te bouwen, ervoor te zorgen dat het consistent was met zowel de eerdere theorie als met de laboratoriummetingen. "We hebben een model ontwikkeld van hoe methanol zich gedraagt ​​in magnetische velden, uitgaande van de principes van de kwantummechanica. Spoedig, we vonden een goede overeenkomst tussen de theoretische berekeningen en de experimentele gegevens die beschikbaar waren. Dat gaf ons het vertrouwen om te extrapoleren naar omstandigheden die we in de ruimte verwachten, " legt Boy Lankhaar uit.

Nog altijd, de taak bleek verrassend uitdagend. Theoretisch chemici Ad van der Avoird en Gerrit Groenenboom, beide aan de Radboud Universiteit in Nederland, nodig om nieuwe berekeningen te maken en eerder werk te corrigeren. "Omdat methanol een relatief eenvoudig molecuul is, we dachten eerst dat het project gemakkelijk zou zijn. In plaats daarvan, het bleek erg ingewikkeld omdat we de eigenschappen van methanol tot in detail moesten berekenen, ', zegt Ad van der Avoird.

De nieuwe resultaten openen nieuwe mogelijkheden voor het begrijpen van magnetische velden in het universum. Ze laten ook zien hoe problemen kunnen worden opgelost in de astrochemie - waar de disciplines astronomie en scheikunde elkaar ontmoeten. Huib Jan van Langevelde, teamlid en astronoom bij het Joint Institute for VLBI Eric en Universiteit Leiden, verklaart. "Het is verbazingwekkend dat zulke gedetailleerde berekeningen nodig zijn om de moleculaire complexiteit te onthullen die we nodig hebben om de zeer nauwkeurige metingen die we doen met de beste radiotelescopen van vandaag te interpreteren. Er zijn experts uit zowel de scheikunde als de astrofysica nodig om in de toekomst nieuwe ontdekkingen over moleculen mogelijk te maken , magnetische velden en stervorming, " hij zegt.