Cheia procesului de modelare astronomică prin care oamenii de știință încearcă să înțeleagă universul nostru, este o cunoaștere cuprinzătoare a valorilor care alcătuiesc aceste modele. În general, aceasta pare a fi o presupunere bună, deoarece modelele produc adesea imagini mai exacte ale universului nostru. Dar doar pentru a fi siguri, astronomilor le place să se asigure că aceste constante nu au variat de-a lungul spațiului sau al timpului. Totuși, asigurarea este o provocare dificilă. Din fericire, o lucrare recentă a sugerat că putem fi capabili să explorăm mase fundamentale de protoni și electroni (sau cel puțin raportul lor), analizând molecula relativ comună de metanol.
Noul raport se bazează pe spectrele complexe ale moleculei de metan. În atomii simpli, fotonii sunt generați din tranzițiile dintre orbitalii atomici, deoarece nu au altă modalitate de a stoca și traduce energia. Dar, cu moleculele, legăturile chimice dintre atomii componenți pot stoca energia în moduri vibraționale în același mod în care pot vibra masele conectate la arcuri. În plus, moleculele nu au simetrie radială și pot stoca energie prin rotație. Din acest motiv, spectrele stelelor reci arată mult mai multe linii de absorbție decât cele fierbinți, deoarece temperaturile mai reci permit moleculelor să înceapă să se formeze.
Multe dintre aceste caracteristici spectrale sunt prezente în porțiunea de microunde a spectrelor și unele sunt extrem de dependente de efectele mecanice cuantice, care la rândul lor depind de mase precise ale protonului și electronului. Dacă aceste mase ar fi schimbate, poziția unor linii spectrale s-ar schimba și ea. Prin compararea acestor variații cu pozițiile așteptate, astronomii pot obține informații valoroase cu privire la modul în care aceste valori fundamentale se pot schimba.
Dificultatea principală este că, în marea schemă a lucrurilor, metanolul (CH)3OH) este rar, deoarece universul nostru este 98% hidrogen și heliu. Ultimele 2% sunt compuse din toate celelalte elemente (oxigenul și carbonul fiind următorul cel mai frecvent). Astfel, metanolul este format din trei dintre cele mai comune patru elemente, dar trebuie să se găsească reciproc pentru a forma molecula în cauză. În plus, acestea trebuie să existe și în intervalul de temperatură adecvat; prea cald și molecula este spartă; prea frig și nu există suficientă energie pentru a provoca emisiile pentru ca noi să o detectăm. Datorită rarității moleculelor cu aceste condiții, s-ar putea să vă așteptați că găsirea suficientă a acesteia, în special în galaxie sau univers, ar fi o provocare.
Din fericire, metanolul este una dintre puținele molecule predispuse la crearea de maste astronomice. Maserele sunt echivalentul cu microunde al laserelor în care o mică intrare de lumină poate provoca un efect în cascadă în care induce moleculele pe care le lovește pentru a emite și lumină la frecvențe specifice. Acest lucru poate spori foarte mult luminozitatea unui nor care conține metanol, crescând distanța până la care ar putea fi detectată cu ușurință.
Studiind maserii de metanol din Calea Lactee folosind această tehnică, autorii au descoperit că, dacă raportul dintre masa unui electron și cea a unui proton se schimbă, o face cu mai puțin de trei părți din o sută de milioane. Studii similare au fost, de asemenea, efectuate folosind amoniacul ca moleculă de urmărire (care poate forma și masere) și au ajuns la concluzii similare.
