SkyFlux
Helt deutererad metanol upptäckt i rymden för första gången
Publicerad · Uppdaterad
Med ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, en anläggning med radioantenner i Chile, har astronomer hittat metanol där varje väteatom har ersatts av deuterium. Det är första gången den formen har påvisats säkert i rymden mellan stjärnorna. Molekylen, CD₃OD, finns kring den unga protostjärnan IRAS 4A2 i ett molekylmoln i Perseus, och där finns mer av den än dagens kemiska modeller kan förklara.
Därför är den här metanolen tung
Metanol (CH₃OH), även kallad metylalkohol, är den enklaste alkoholen: en kolatom med tre väteatomer, bunden till en syreatom med den fjärde väteatomen. Deuterium är väte vars kärna har en neutron förutom protonen. Det väger därför dubbelt så mycket men bildar samma molekyler. Varianter av en molekyl som bara skiljer sig åt genom sina isotoper kallas isotopologer.
Sedan tidigare kände man till fyra delvis deutererade former av metanol, med en, två eller tre deuteriumatomer (en ensam deuteriumatom kan sitta antingen på kolet eller på syret). Av den helt deutererade formen hade tidigare studier bara hittat osäkra spår. Nu rapporterar ett forskarlag under ledning av Arnaud Belloche vid Max Planck-institutet för radioastronomi att de för första gången säkert har påvisat CD₃OD. Det är också den första molekylen med fyra deuteriumatomer som har hittats i rymden mellan stjärnorna.
Det är mängden som överraskar. I Vintergatan går det bara omkring 1,6 deuteriumatomer på 100 000 väteatomer. Om deuteriumet vore slumpvis fördelat skulle det gå färre än en helt deutererad molekyl på 10¹⁹ molekyler vanlig metanol. Kring IRAS 4A2 mätte forskarlaget omkring fyra CD₃OD-molekyler per 10 000.
Så känner ALMA igen en molekyl som inte går att se
Molekyler i varm gas roterar, men bara med vissa bestämda hastigheter. Varje gång en molekyl går över till en långsammare rotation sänder den ut en radiovåg med en exakt frekvens. Tyngre atomer ändrar molekylens rotation, och därför har varje isotopolog sin egen uppsättning frekvenser, ett fingeravtryck som först måste mätas i laboratoriet. Mätningarna för CD₃OD publicerades 2023.
Observationerna gjordes inom COMPASS, ett stort ALMA-program som undersökte 11 unga solliknande protostjärnor, alltså stjärnor som fortfarande håller på att bildas, vid frekvenser från 279,0 till 311,7 GHz (våglängder på omkring en millimeter). ALMA urskiljer detaljer inom ungefär 100 astronomiska enheter (AE) från varje protostjärna, alltså 100 gånger avståndet mellan jorden och solen: ett område lika stort som ett planetsystem. I riktning mot IRAS 4A2 var tio spektrallinjer från CD₃OD starka och nästan opåverkade av andra molekylers linjer, och det gör identifieringen säker.
En annan COMPASS-studie fann hos 7 av de 11 protostjärnorna en metanollinje vid 302,9 GHz som förstärks av gasen själv, på samma sätt som ljus förstärks i en laser. En sådan källa kallas maser. Sex av de sju befinner sig i det tidigaste stadiet, som kallas klass 0; hos den sjunde drivs masern troligen av ett utflöde från en granne med större massa.
Varför kemin har betydelse för planeter och kometer
Metanol bildas i isskal på stoftkorn: under det kalla stadiet innan protostjärnan har bildats fångar den frusna kolmonoxiden upp väteatomer en i taget. Vid så låga temperaturer ger deuteriumets större massa deuterium ett försprång i vissa reaktioner, och molekylerna blir därför mycket rikare på deuterium än man skulle vänta sig utifrån deuteriumhalten i rymden i stort. Metanolens deuteriumhalt visar alltså hur isen bildades. När den unga stjärnan värmer upp sin omgivning övergår isen till gas (kring IRAS 4A2 håller gasen omkring 200 kelvin, −73 °C), och då kan ALMA mäta metanolen.
Modellerna för den här kemin räcker inte till: för formerna med två eller tre deuteriumatomer förutsäger de tio till hundra gånger lägre mängder än vad som observeras, och CD₃OD gör klyftan ännu större. Författarna menar att en viktig pusselbit saknas i modellerna.
Kometerna knyter den här kemin till vårt solsystem. ALMA har också observerat ett annat ungt system, IRAS 16293-2422. När de observationerna jämfördes med rymdsonden Rosettas mätningar vid kometen 67P/Tjurjumov-Gerasimenko visade det sig att de relativa mängderna av många molekyler samvarierade, om än med en viss spridning. Det tyder på att en del av isen i kometer och i andra byggstenar till planeter har ärvts från det stadium som IRAS 4A2 befinner sig i nu.
Var den finns på himlen och vad du kan se
IRAS 4A2 ligger i södra kanten av NGC 1333, en ung stjärnhop i Perseus som är insvept i en reflexionsnebulosa: stoft som lyses upp av närliggande stjärnor. Dess position är rektascension 3 h 29 min och deklination +31° 14′, och avståndet är omkring 950 ljusår (290 parsec). I mitten av november står hopen mitt emot solen på himlen och som högst mitt i natten; från december till februari ligger den bra till på kvällshimlen. För observatörer söder om ungefär 59° S går den aldrig upp, och från 35° S når den bara omkring 24° över horisonten i norr.
Själva protostjärnan går inte att se i amatörteleskop, eftersom den är inbäddad i den gas och det stoft som den bildas ur; dess metanol syns bara i spektra på millimetervåglängder. Någon tillförlitlig visuell ljusstyrka för den omgivande nebulosan tycks inte ha publicerats.
Källor och licenser
- Belloche, Spezzano, Coutens m.fl., Astronomy & Astrophysics 714, A55 (2026), COMPASS VII. First interstellar detection of fully deuterated methanol — Första säkra påvisandet av CD₃OD i det interstellära rummet, i riktning mot IRAS 4A2, första interstellära molekylen med fyra deuteriumatomer, tidigare påvisade deutererade isotopologer, tio tydligt påvisade CD₃OD-linjer (två av dem delvis överlappade, avsnitt 3.2), frekvensområde 279,0–311,7 GHz, avstånd 290 pc, rotationstemperatur omkring 200 K, CD₃OD/CH₃OH omkring 4 × 10⁻⁴, D/H i Vintergatan omkring 1,6 × 10⁻⁵, metanol bildad genom hydrering av CO i isen på stoftkorn, modellerna ligger en till två storleksordningar för lågt, en process saknas, spektroskopi från CDMS (Ilyushin m.fl. 2023). Öppen tillgång, CC BY 4.0. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202659642 (arXiv: https://arxiv.org/abs/2610.07279)
- ALMA, pressmeddelande 7 oktober 2026 — Det stora programmet COMPASS, 11 unga solliknande stjärnor, mer än 100 timmars observationer och sju artiklar i A&A. https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/cosmic-cocktail-alma-reveals-exotic-methanol-around-young-stars/
- Max Planck-institutet för radioastronomi, pressmeddelande 7 oktober 2026 (på tyska) — Metanol som utgångspunkt för större molekyler på isiga stoftkorn, frigörs till gas när stjärnan värmer upp sin omgivning, oidentifierade linjer som kan komma från CH₂DOD och CHD₂OD, laboratoriearbetet pågår. https://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2026/erster-nachweis-von-schwerem-methanol-im-weltraum?c=8727
- Jeong, Lee, Jørgensen m.fl., Astronomy & Astrophysics 714, A54 (2026), COMPASS VI — Metanolmaser av klass I vid 302,913 GHz hos 7 av 11 källor; masern hos HOPS 108 drivs troligen av utflödet från protostjärnan HOPS 370, som har medelstor massa; utan den 6 av 10 protostjärnor med låg massa, alla av klass 0. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202558734
- Jørgensen, Coutens, Drozdovskaya m.fl., Astronomy & Astrophysics 714, A49 (2026), COMPASS I. Overview — 11 solliknande protostjärnor av klass 0 och I med linjerika spektra, 279,0–311,7 GHz, de innersta omkring 100 AE kring varje källa. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202558725
- Drozdovskaya m.fl., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 490, 50–79 (2019) — De relativa mängderna av molekyler hos protostjärnan IRAS 16293-2422 B samvarierar med Rosettas mätningar vid komet 67P; kometernas flyktiga ämnen är delvis ärvda. https://doi.org/10.1093/mnras/stz2430 (arXiv: https://arxiv.org/abs/1908.11290)
- SIMBAD, [JCC87] IRAS 4A2 och NGC 1333 — IRAS 4A2: rektascension 03 h 29 min 10,4 s, deklination +31° 13′ 32″ (ICRS); mitten av NGC 1333: rektascension 03 h 29 min 11,3 s, deklination +31° 18′ 36″, storlek 8′. https://simbad.cds.unistra.fr/simbad/sim-id?Ident=%5BJCC87%5D+IRAS+4A2
