Κλειδί για τη διαδικασία αστρονομικής μοντελοποίησης με την οποία οι επιστήμονες προσπαθούν να κατανοήσουν το σύμπαν μας, είναι μια ολοκληρωμένη γνώση των αξιών που αποτελούν αυτά τα μοντέλα. Αυτό φαίνεται γενικά να είναι μια καλή υπόθεση δεδομένου ότι τα μοντέλα συχνά παράγουν ως επί το πλείστον ακριβείς εικόνες του σύμπαντος μας. Αλλά για να είμαστε σίγουροι, οι αστρονόμοι θέλουν να βεβαιωθούν ότι αυτές οι σταθερές δεν έχουν ποικίλει σε διάστημα ή χρόνο. Η εξασφάλιση, ωστόσο, είναι μια δύσκολη πρόκληση. Ευτυχώς, μια πρόσφατη εργασία έδειξε ότι μπορεί να είμαστε σε θέση να διερευνήσουμε τις θεμελιώδεις μάζες πρωτονίων και ηλεκτρονίων (ή τουλάχιστον την αναλογία τους) εξετάζοντας το σχετικά κοινό μόριο της μεθανόλης.
Η νέα έκθεση βασίζεται στα πολύπλοκα φάσματα του μορίου μεθανίου. Σε απλά άτομα, τα φωτόνια δημιουργούνται από μεταβάσεις μεταξύ ατομικών τροχιακών δεδομένου ότι δεν έχουν άλλο τρόπο αποθήκευσης και μετάφρασης ενέργειας. Αλλά με μόρια, οι χημικοί δεσμοί μεταξύ των συστατικών ατόμων μπορούν να αποθηκεύσουν την ενέργεια σε τρόπους δόνησης με τον ίδιο τρόπο που οι μάζες που συνδέονται με ελατήρια μπορούν να δονήσουν. Επιπλέον, τα μόρια δεν έχουν ακτινική συμμετρία και μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια με περιστροφή. Για το λόγο αυτό, τα φάσματα των δροσερών αστεριών δείχνουν πολύ περισσότερες γραμμές απορρόφησης από τις καυτές, αφού οι ψυχρότερες θερμοκρασίες επιτρέπουν στα μόρια να αρχίσουν να σχηματίζονται.
Πολλά από αυτά τα φασματικά χαρακτηριστικά υπάρχουν στο τμήμα μικροκυμάτων των φασμάτων και μερικά εξαρτώνται εξαιρετικά από κβαντικά μηχανικά φαινόμενα τα οποία με τη σειρά τους εξαρτώνται από ακριβείς μάζες του πρωτονίου και του ηλεκτρονίου. Αν αλλάξουν αυτές οι μάζες, η θέση ορισμένων φασματικών γραμμών θα άλλαζε επίσης. Συγκρίνοντας αυτές τις παραλλαγές με τις αναμενόμενες θέσεις τους, οι αστρονόμοι μπορούν να αποκτήσουν πολύτιμες γνώσεις για το πώς μπορούν να αλλάξουν αυτές οι θεμελιώδεις τιμές.
Η κύρια δυσκολία είναι ότι, στο μεγάλο σχήμα των πραγμάτων, η μεθανόλη (CH3OH) είναι σπάνιο δεδομένου ότι το σύμπαν μας είναι 98% υδρογόνο και ήλιο. Το τελευταίο 2% αποτελείται από κάθε άλλο στοιχείο (με το οξυγόνο και τον άνθρακα να είναι το επόμενο πιο κοινό). Έτσι, η μεθανόλη αποτελείται από τρία από τα τέσσερα πιο κοινά στοιχεία, αλλά πρέπει να βρουν το ένα το άλλο, για να σχηματίσουν το εν λόγω μόριο. Επιπλέον, πρέπει επίσης να υπάρχουν στο σωστό εύρος θερμοκρασίας. πολύ ζεστό και το μόριο διασπάται. πολύ κρύο και δεν υπάρχει αρκετή ενέργεια για να προκαλέσουμε εκπομπές για να το ανιχνεύσουμε. Λόγω της σπανιότητας των μορίων με αυτές τις συνθήκες, ίσως περιμένετε ότι η εύρεση αρκετών από αυτά, ειδικά σε ολόκληρο τον γαλαξία ή το σύμπαν, θα ήταν δύσκολη.
Ευτυχώς, η μεθανόλη είναι ένα από τα λίγα μόρια που είναι επιρρεπή στη δημιουργία αστρονομικών μέσων. Το Masers είναι το ισοδύναμο μικροκυμάτων των λέιζερ, στο οποίο μια μικρή είσοδος φωτός μπορεί να προκαλέσει ένα επεισόδιο στο οποίο προκαλεί τα μόρια που χτυπά να εκπέμπουν επίσης φως σε συγκεκριμένες συχνότητες. Αυτό μπορεί να ενισχύσει σημαντικά τη φωτεινότητα ενός νέφους που περιέχει μεθανόλη, αυξάνοντας την απόσταση από την οποία θα μπορούσε να ανιχνευθεί εύκολα.
Μελετώντας τα μέσα μεθανόλης μέσα στον Γαλαξία χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι, εάν αλλάξει η αναλογία της μάζας ενός ηλεκτρονίου προς εκείνη ενός πρωτονίου, το κάνει με λιγότερα από τρία μέρη στα εκατό εκατομμύρια. Παρόμοιες μελέτες έχουν επίσης διεξαχθεί χρησιμοποιώντας αμμωνία ως το μόριο ιχνηθέτη (το οποίο μπορεί επίσης να σχηματίσει masers) και έχουν καταλήξει σε παρόμοια συμπεράσματα.
