Biomolekyylit kuumissa ytimissä
| Title: | Biomolekyylit kuumissa ytimissä |
| Author(s): | Vesterinen, Henrik |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics |
| Discipline: | Astronomy |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2012 |
| Abstract: |
Astrobiology is an interdisciplinary research field which studies the origin of life. One of the great challenges of modern observational astronomy in this area is to find building blocks of life in interstellar molecular clouds. These so-called biomolecules are under study in this thesis.
First I present some fundamentals of radio spectroscopy and molecular structure. Then emphasis is put on observations made with the SEST- and APEX-telescopes of the objects NGC 6334F and IRAS 16293-2422. These objects represent the so-called hot cores. They are concentrations of gas and dust inside a molecular cloud where a new star is being born.
One of the objectives in studying these hot sources is to find glycine NH2CH2COOH. Glycine is the most simple amino acid which means it is also a building block of our DNA. It has been hypothesised that several reaction chains may lead to glycine, either in gas phase or solid phase. Molecules that are part of the reaction chains that lead to glycine, are called precursors. Possible precursos of glycine are, for example, acetic acid and formic acid. The objective of this thesis is to find some of these precursors or their isomers.
I have endeavoured to identify all molecular lines in the observed rotation spectra. This is done with the GILDAS/CLASS software package and specifically with its new Weeds extension. This has required estimation of the column density and then modifying its value until Weeds' model fits the observations.
A lot of organic molecules were found. Glycine was not found and of its precursors only formic acid and methyl formate were found. However, the most interesting result was the detection of aminoethanol (NH2CH2CH2OH), which is a precursor of amino acid alanine (CH3NH2CHCOOH). Although this is only a tentative detection, it justifies a thorough investigation of future observations.
Many of the observed spectral lines are blended so better resolution is needed. Many lines are also weak and are lost amid all the noise. The new ALMA interferometer will prove to be an invaluable tool in searching for new biomolecules. ALMA has very high angular and spectral resolution, high sensitivity, and large bandwidth. These properties are needed if we are to confirm or refute this new detection of aminoethanol.
Astrobiologia on monitieteinen tutkimusala, joka tutkii elämän syntyä ja sen edellytyksiä avaruudessa. Havaitsevan tähtitieteen yksi suurista haasteista onkin löytää elämän rakennuspalikoita tähtienvälisistä pilvistä. Nämä elämän synnylle välttämättömät biomolekyylit ovat tutkimuksen kohteena tässä gradussa.
Työssä käydään ensin läpi joitain radiospektroskopian ja molekyylien rakenteen perusteita. Varsinainen huomio kiinnittyy kuitenkin SEST- ja APEX-teleskoopeilla tehtyihin spektriviivahavaintoihin. Havainnot on tehty kohteista NGC 6334F ja IRAS 16293-2422. Nämä ovat niin sanottuja kuumia ytimiä: tähtienvälisen molekyylipilven keskelle syntyneitä ympäristöään kuumempia tihentymiä. Nämä ytimet ovat tähtien syntyalueita ja niissä tapahtuu myös kemiallisia reaktioita, joiden seurauksena syntyy orgaanisia yhdisteitä.
Yhtenä suurena tavoitteena kuumien ytimien tutkimuksessa on löytää glysiiniä NH2CH2COOH. Glysiini on kaikkein yksinkertaisin aminohappo, eli se on yksi DNA:n rakennusosista. Glysiinin arvellaan voivan syntyä usean eri reaktioketjun kautta, joko kaasufaasissa tai pölyhiukkasten pinnalla. Molekyylejä, jotka ovat osa tällaista reaktioketjua, kutsutaan esiasteiksi. Glysiinin esiasteita ovat mm. etikkahappo ja muurahaishappo. Tämän työn tavoitteena on löytää joitakin glysiinin esiasteita tai niiden isomeerejä radiospektreissä näkyvien rotaatioviivojen avulla.
Olen pyrkinyt tunnistamaan kohteiden spektreistä kaikki havaitut viivat. Käytännössä tämä on tehty käyttäen GILDAS/CLASS-ohjelmistoa ja sen Weeds-lisäosaa. Tässä on pitänyt arvioida molekyylin pylvästiheyttä ja varioida sen arvoa kunnes Weeds:llä laskettu malli vastaa havaittua dataa.
Työssä löydettiin useita eri molekyylejä. Glysiiniä ei kuitenkaan havaittu ja sen esiasteista havaittiin vain muurahaishappoa ja metyyliformiaattia. Merkittävin löytö oli aminoetanolin (NH2CH2CH2OH) kaksi spektriviivaa. Aminoetanoli on alaniinin (CH3NH2CHCOOH) eli yhden aminohapon esiaste. Vaikka kyseessä onkin vain mahdollinen havainto, antaa se aiheen pohtia jatkohavaintojen tekoa.
Monet havaituista spektriviivoista ovat sekoittuneet toisiinsa, joten tarvittaisiin paremman spektriresoluution havaintoja. Spektriviivat ovat myös heikkoja ja erottuvat taustasta huonosti. Uusi ALMA-interferometri on arvokas työkalu spektriviivojen tunnistamisessa. Sillä saavutetaan suuri kulma- ja spektrierotuskyky, herkkyys ja laaja taajuuskaista. Nämä ominaisuudet mahdollistaisivat nyt tehdyn aminoetanolihavainnon vahvistamisen tai kumoamisen.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| vesterinen.pdf | 1.557Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Science [4203]