Vì sao phải nghiên cứu những phân tử giữa các vì sao?

Các nhà thiên văn gọi chung khí và bụi nằm giữa các vì sao là vật chất giữa các vì sao. Vào những năm 30 của thế kỷ XX, nhờ kính viễn vọng quang học, các nhà khoa học bất ngờ phát hiện trong những đám mây giữa các vì sao có vài loại phân tử lưỡng nguyên tử. Tuy nhiên, do khả năng quan trắc của kính viễn vọng quang học còn rất hạn chế, việc nghiên cứu phân tử giữa các vì sao đã gần như ngưng lại suốt 30 năm sau đó. Cuối cùng, sự phát triển của thiên văn vô tuyến đã mở ra kho tri thức mới về các phân tử giữa các vì sao.

Năm 1963, một nhà khoa học Mỹ lần đầu dùng kính viễn vọng vô tuyến phát hiện phân tử có gốc hyđrôxin (OH). Năm năm sau, người ta lại phát hiện phân tử amoni (NH3) gồm 4 nguyên tử, phân tử nước và những phân tử hữu cơ có cấu tạo khá phức tạp như methanal (H2CO). Từ đó, các kính viễn vọng vô tuyến cỡ lớn ở nhiều nước bắt đầu bước vào cuộc tìm kiếm những phân tử mới giữa các vì sao. Đúng như một nhà thiên văn từng nói: “Bàn về phân tử đã trở thành cái mốt của các đài thiên văn”. Những phát hiện ấy đã làm thay đổi quan niệm sai lầm trước đây của các nhà thiên văn. Trước kia, người ta cho rằng mật độ vật chất trong không gian giữa các vì sao quá thấp nên rất khó hình thành phân tử có từ hai nguyên tử trở lên. Dù có hình thành, chúng cũng dễ bị tia tử ngoại và tia vũ trụ phân giải, nên tuổi thọ sẽ rất ngắn.

Việc phát hiện phân tử giữa các vì sao được xem là một trong bốn phát hiện lớn của thiên văn học trong thập kỷ 60 của thế kỷ XX. Cho đến nay, con người đã phát hiện hơn 60 loại phân tử trong hệ Ngân hà. Nghiên cứu tính chất vật lý và hóa học của các phân tử này giúp thu được những hiểu biết mà điều kiện trên mặt đất không thể đem lại. Nó cung cấp nhiều thông tin quý giá cho việc giải quyết các vấn đề quan trọng trong thiên văn học.

Trong hệ Mặt Trời, hệ Ngân hà và các hệ sao khác, người ta đã phát hiện phân tử oxy, phân tử nước và một số phân tử hữu cơ. Trong số các phân tử đã biết còn có hyđô cyanua, metanal và proparcyl nitril. Ba loại phân tử hữu cơ này là nguyên liệu không thể thiếu để tổng hợp axit amin. Từ đó có thể thấy trong vũ trụ có khả năng tồn tại axit gốc amin, loại vật chất chủ yếu để cấu tạo anbumin và axit nucleic. Điều này khiến người ta nghĩ rằng ngoài Trái Đất có thể còn tồn tại những hình thái sự sống khác.

Quá trình hằng tinh hình thành từ vật chất giữa các vì sao rồi lại “trở về” vật chất giữa các vì sao có thể được nghiên cứu thông qua phân tích phổ phân tử. Kết quả nghiên cứu còn có thể làm căn cứ để khám phá các hiện tượng thiên văn khác. Dựa vào các vạch quang phổ phân tử giữa các vì sao, người ta không chỉ hiểu được cấu trúc của đám mây phân tử mà còn có thể nghiên cứu sự vận động, hình thái và đặc điểm phân bố khối lượng của hệ Ngân hà cũng như các hệ sao khác ngoài hệ Ngân hà.

Không gian giữa các vì sao có điều kiện siêu chân không, nhiệt độ siêu thấp và bức xạ rất mạnh, vì thế được xem như một phòng thí nghiệm lý tưởng để nghiên cứu các hiện tượng vật lý của nguyên tử và phân tử. Việc nghiên cứu các phân tử giữa các vì sao chắc chắn sẽ thúc đẩy sự phát triển của thiên văn học, vật lý, hóa học, sinh vật học và các kỹ thuật vũ trụ.