در اعماق فضاهای سرد و غبارآلود بین ستارگان، جایی که هیچ سیاره‌ای وجود ندارد و هیچ نوری از خورشید نمی‌تابد، ستاره‌شناسان یک غول شیمیایی را کشف کرده‌اند که نباید آنجا باشد، اما هست. دانشمندان بزرگترین مولکول حاوی گوگرد را که تاکنون در فضا یافت شده است، شناسایی کرده‌اند.

این ترکیبِ حلقه‌ای شکل به نام «۵،۲-سیکلوهگزادین-۱-تیون»(C₆H₆S) در یک ابر مولکولی عظیم در نزدیکی مرکز کهکشان راه شیری یافت می‌شود.

این کشف، بسیار مهم است، زیرا شکاف دیرینه در اخترشیمی را پر می‌کند و این ایده را تقویت می‌کند که مواد اولیه حیات مدت‌ها قبل از وجود ستارگان، سیارات یا خود زمین شروع به تشکیل می‌کنند.

میتسونوری آراکی(Mitsunori Araki)، محقق ارشد و دانشمند مؤسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک(MPE) گفت: این اولین کشف بدون ابهام یک مولکول پیچیده و حلقه‌ای شکل حاوی گوگرد در فضای بین ستاره‌ای و گامی مهم در جهت درک پیوند شیمیایی بین فضا و اجزای سازنده حیات است.

یافتن گوگرد گمشده در فضا

گوگرد عنصر کلیدی پروتئین‌ها و آنزیم‌های روی زمین است، اما مولکول‌های پیچیده گوگرد تا به حال سرسختانه از حضور در فضا خودداری می‌کردند. به عنوان مثال، دانشمندان بسیاری از مولکول‌های پیچیده مبتنی بر کربن را در فضا شناسایی کرده بودند، اما ترکیبات گوگرد به طرز شگفت‌آوری کوچک و ساده باقی مانده بودند و معمولاً از ۶ اتم یا کمتر ساخته شده بودند.

این عجیب بود، زیرا شهاب‌سنگ‌ها و دنباله‌دارها در منظومه شمسی ما حاوی شیمی گوگرد بسیار پیچیده‌تری هستند. بنابراین، به نظر می‌رسید جایی بین فضای بین ستاره‌ای و سیستم‌های سیاره‌ای، گوگرد گم شده است.

محققان برای رمزگشایی از این راز تصمیم گرفتند که به جای حدس زدن اینکه چه مولکول‌های گوگردی ممکن است در فضا وجود داشته باشند، ابتدا یکی را در آزمایشگاه ایجاد و مطالعه کنند.

آنها با تیوفنول(thiophenol)، مایعی با بوی تند و حاوی گوگرد شروع کردند. با شلیک یک تخلیه الکتریکی ۱۰۰۰ ولتی از میان آن، مولکول‌ها را از هم جدا کردند و به آنها اجازه دادند تا به اشکال جدید بازترکیب شوند که تقلیدی از شرایط پرانرژی موجود در فضا است. یکی از محصولات، «C₆H₆S» بود که یک مولکول پایدار با یک حلقه کربنی ۶ عضوی و در مجموع ۱۳ اتم است.

مرحله بعدی، شناسایی بود. مولکول‌های موجود در فضا نه با دید، بلکه با امواج رادیویی که هنگام چرخش ساطع می‌کنند، شناسایی می‌شوند. نویسندگان این مطالعه با استفاده از یک طیف‌سنج سفارشی، فرکانس‌های رادیویی دقیق C₆H₆S را با دقت بسیار بالا (با دقت بیش از هفت رقم معنی‌دار) اندازه‌گیری کردند. این یک اثر انگشت رادیویی منحصر به فرد ایجاد کرد.

سپس آنها این اثر انگشت را در داده‌های نجومی جمع‌آوری شده با استفاده از دو تلسکوپ رادیویی قدرتمند در اسپانیا (تلسکوپ‌های ۳۰ متری IRAM و ۴۰ متری Yebes) جستجو کردند. این سیگنال آنجا بود، در حالی که از دید پنهان بود، در یک ابر مولکولی شناخته‌شده به نام «G+0.693–0.027» که حدود ۲۷ هزار سال نوری از زمین و نزدیک به مرکز کهکشان راه شیری فاصله دارد.

مهمتر از همه اینکه این ابر، هنوز ستاره‌ای تشکیل نداده است که نشان می‌دهد اینچنین شیمی در اوایل تاریخ کیهانی اتفاق می‌افتد.

والریو لاتانزی(Valerio Lattanzi)، یکی از نویسندگان این مطالعه و دانشمند MPE گفت: نتایج ما نشان می‌دهد که یک مولکول ۱۳ اتمی (گوگرد) که از نظر ساختاری شبیه به مولکول‌های موجود در دنباله‌دارهاست، در حال حاضر در یک ابر مولکولی جوان و بدون ستاره وجود دارد. این ثابت می‌کند که زمینه شیمیایی حیات مدت‌ها قبل از تشکیل ستارگان آغاز می‌شود.

هنوز مقدار زیادی گوگرد کشف نشده است

این کشف چیزی بیش از اضافه کردن یک مولکول جدید به فهرست کیهانی است. این کشف یک پل شیمیایی مستقیم بین فضای بین ستاره‌ای و مواد موجود در دنباله‌دارها و شهاب‌سنگ‌ها ایجاد می‌کند که نشان می‌دهد شیمی پیچیده گوگرد در طول سفر از ابرهای ستاره‌ساز به سیستم‌های سیاره‌ای پابرجا می‌ماند.

با این حال، شناسایی یک مولکول هنوز توضیح نمی‌دهد که چنین شیمی‌ای چقدر گسترده است یا چگونه این ترکیبات با تشکیل ستارگان و سیارات تکامل می‌یابند.

مدل‌سازی شیمی گوگرد به طرز چشمگیری دشوار است و بسیاری از مولکول‌های حاوی گوگرد ممکن است هنوز نامرئی باشند، زیرا اثر انگشت آزمایشگاهی آنها ناشناخته است.

تحقیقات بیشتر بر جستجوی ترکیبات گوگردی حتی بزرگتر و پیچیده‌تر، چه در آزمایشگاه و چه در فضا متمرکز خواهد شد.

این مطالعه در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.