Астрономы из Института Радиоастрономии Макса-Планка в Бонне и Калифорнийского Института Технологий в Лос-Анджелесе впервые обнаружили новую молекулу с тремя атомами дейтерия (ND₃) в космосе.

ND₃ - это форма аммиака (NH₃), в которой все три водородных атома заменены более тяжелым и редким изотопом дейтерия (подобно тяжелой воде - D₂O).

Молекулы, которые содержат дейтерий, присутствуют главным образом в очень холодных облаках межзвездного газа и пыли в нашей Галактике - Млечный Путь. В таких облаках, молекулы с одним или двумя атомами дейтерия прежде находили. Новая молекула, однако, является первой находкой с тремя атомами дейтерия.

Результаты исследований были опубликованы в Astronomy & Astrophysics (Vol 388(3), L53: June IV, 2002). Открытие было сделано с помощью телескопа на горе Мауна Кеа на Гавайях. Этот телескоп функционирует на сверхвысоких радиочастотах, на которые сильно воздействуют атмосферные пары воды, что обычно мешает измерениям. Но благодаря огромной высоте над уровнем моря - 4.5 км, воздух вблизи обсерватории исключительно сух, что делает возможными наблюдения в частотах до 900000 МГц (или на длине волны 0.33 мм).

Атомы и молекулы испускают свет в очень узких частотах, так называемых линиях спектра. Анализируя, на какой частоте облако испускает радиацию, астрономы могут определять химическое содержание молекул, присутствующих в облаке. С самыми чувствительными датчиками обсерватории, линия спектра в 309909.4 МГц была обнаружена. Эта частота точно соответствует линии ND₃ в лаборатории на Земле. Никакая другая молекула не испускает волну на этой частоте.

Облака, где новая молекула была обнаружена, расположены в созвездиях Персея и Змееносца, на расстоянии 500 - 1000 световых лет от Земли. Расположенные в значительном удалении от любых звезд, которые могли бы их нагреть, эти облака имеют температуру всего на тринадцать градусов выше абсолютного нуля (-260°С). Химические реакции, которые приводят к замене водорода на атомы дейтерия наиболее эффективно задействуются при низких температурах. Имеются два вида таких реакций: реакции газовой фазы (подобно горению пламени) и реакции на поверхностях твердых частиц (как происходит в катализаторах современных автомобилей). Астрономы хотят понять, какой вид реакции производит такие молекулы в межзвездном пространстве. Открытие ND₃ дает возможность определиться наконец с типом реакции, происходящим в холодных облаках межзвездного газа.

Астрономы также наблюдали и обычный аммиак (NH₃) в тех же самых облаках на 100-метровом телескопе в Германии. NH₃ испускает радиацию в 24 000 МГц. На этой частоте атмосфера прозрачна, что позволяет вести наблюдения с высоты над уровнем моря. Отношение объема газа NH₃ к ND₃ изменяется по наблюдениям облаков от 1600 до 3400. Эти значения слишком низки для поверхностных реакций, и есть все основания предполагать, что межзвездный аммиак формируется путем реакции газовой фазы. Объемы дейтерия в межзвездной среде должны быть не малыми. Но удивительно, что эта молекула была обнаружена вообще, так как никто не предполагал, что молекула трехатомного дейтерия могла быть обнаружена в космосе.