Tại sao phải nghiên cứu các phần tử xung quanh các vì sao?
Các nhà thiên văn học thường gọi các loại vật chất như khí và bụi trong khoảng không giữa các vì sao là vật chất liên sao. Vào những năm 30 của thế kỷ XX, nhờ kính viễn vọng quang học, các nhà khoa học bất ngờ phát hiện một số loại phân tử hai nguyên tử trong các đám mây khí giữa các vì sao. Tuy nhiên, do khả năng quan sát của kính viễn vọng quang học khi ấy còn nhiều hạn chế, trong suốt khoảng 30 năm sau đó, việc nghiên cứu và quan sát các phân tử liên sao gần như rơi vào trạng thái ngưng trệ. Sự phát triển của thiên văn học vô tuyến cuối cùng đã mở ra cho con người một kho tri thức mới về các phân tử giữa các vì sao.
Năm 1963, các nhà khoa học Mỹ lần đầu tiên dùng kính viễn vọng vô tuyến phát hiện ra gốc hydroxyl (OH). Năm năm sau, người ta tiếp tục phát hiện amoniac (NH3), phân tử nước và một phân tử hữu cơ có cấu trúc phức tạp là formaldehyde (H2CO). Từ đó, nhiều kính viễn vọng vô tuyến cỡ lớn ở các quốc gia trên thế giới đã dồn sức vào việc tìm kiếm những phân tử mới trong không gian giữa các ngôi sao, đúng như một nhà thiên văn từng nói: “Việc các đài thiên văn thảo luận về phân tử đã trở thành mốt”. Những phát hiện này làm thay đổi một số quan niệm sai lệch trước kia của giới thiên văn. Chẳng hạn, trước đây người ta cho rằng mật độ vật chất trong không gian giữa các vì sao quá thấp, khó có thể hình thành phân tử hai nguyên tử; dù có hình thành thì dưới tác động của tia hồng ngoại và các bức xạ vũ trụ, chúng cũng rất dễ bị phân giải và có tuổi thọ ngắn.
Việc phát hiện các phân tử giữa các vì sao được xem là một trong bốn phát hiện lớn của thiên văn học trong những năm 60 của thế kỷ XX. Cho đến ngày nay, con người đã phát hiện hơn 60 loại phân tử liên sao trong hệ Ngân hà. Thông qua quá trình nghiên cứu vật lý và hóa học của các phân tử này, các nhà khoa học thu được những tri thức mà trên Trái đất khó có thể có được, đồng thời nhận thêm nhiều thông tin hữu ích để giải quyết các vấn đề quan trọng của thiên văn học.
Trong hệ Mặt trời, hệ Ngân hà và cả những tinh hệ khác, người ta đã phát hiện phân tử oxy, phân tử nước và một số phân tử hữu cơ. Trong số các phân tử liên sao đã được tìm thấy còn có hydro cyanide, formaldehyde (H2CO) và phân tử axêtylen; ba loại phân tử hữu cơ này là những nguyên liệu không thể thiếu để tổng hợp axit amin. Điều đó cho thấy trong không gian vũ trụ rất có thể tồn tại axit amin. Vì axit amin là thành phần chủ yếu cấu thành protein và axit nucleic, nên ở những nơi bên ngoài Trái đất cũng có khả năng tồn tại các trạng thái sống đa dạng. Quá trình hình thành sao từ vật chất liên sao và sự trở lại của vật chất sao vào môi trường liên sao có thể được nghiên cứu thông qua phân tích phổ phân tử; kết quả thu được còn có thể làm căn cứ để tìm hiểu nhiều hiện tượng thiên văn khác. Việc thăm dò cấu trúc của các đám mây phân tử cũng giúp nghiên cứu chuyển động quy mô lớn, hình thái, khối lượng và đặc trưng phân bố của hệ Ngân hà cũng như các tinh hệ ngoài Ngân hà.
Không gian giữa các vì sao, với những điều kiện cực đoan như siêu chân không, nhiệt độ cực thấp và bức xạ rất mạnh, là một “phòng thí nghiệm” hiếm có để nghiên cứu các hiện tượng vật lý của nguyên tử và phân tử. Rõ ràng, việc nghiên cứu phân tử liên sao sẽ tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của thiên văn học, vật lý học, hóa học, sinh vật học và công nghệ không gian.
