mini|upright=1.5|Infracrveni spektar objekta HH 46/47 (slika u umetku), sa vibracionim trakama nekoliko molekula označenim u boji Ovo je spisak molekula koje su detektirane u međuzvjezdanoj sredini i cirkumstelarnim omotačima, grupisanih prema broju sastavnih atoma. Hemijska formula navedena je za svaki detektirani spoj, zajedno sa bilo kojim ioniziranim oblikom koji je također uočen.
Pozadina class=skin-invert-image|desno|mini|upright=1.33|Idealizirani primjer rotacionog spektra (dolje) proizvedenog prelazima između različitih rotacionih energetskih nivoa (gore) jednostavnog linearnog molekula. je rotaciona konstanta molekule, je rotacioni kvantni broj, je gornji nivo, a je donji nivo. Dolje navedene molekule detektirane su putem astronomske spektroskopije. Njihove spektralne karakteristike nastaju jer molekule ili apsorbiraju ili emituju foton svjetlosti kada prelaze između dva molekularna energetska nivoa. Energija (a time i valna dužina) fotona odgovara razlici energija između uključenih nivoa. Molekularni elektronski prelazi nastaju kada jedan od elektrona molekule pređe između molekularnih orbitala, proizvodeći spektralnu liniju u ultraljubičastom, optičkom ili blisko infracrvenom dijelu elektromagnetnog spektra. Alternativno, vibracioni prelaz prenosi kvante energije na (ili sa) vibracije molekularnih veza, stvarajući potpise u srednjem ili dalekom infracrvenom području. Molekule u gasnoj fazi također imaju kvantizirane rotacione nivoe, što dovodi do prelaza na mikrovalnim ili radio valnim dužinama.
Ponekad prelaz može uključivati više od jedne od ovih vrsta energetskih nivoa, npr. ro-vibraciona spektroskopija mijenja i rotacioni i vibracioni energetski nivo. Povremeno se sva tri javljaju zajedno, kao u Phillipsovoj traci C2 (dvoatomni ugljik), u kojoj elektronski prelaz proizvodi liniju u bliskom infracrvenom području, koja se zatim dijeli na nekoliko vibracionih traka istovremenom promjenom vibracionog nivoa, a one se zatim ponovo dijele na rotacione grane.
Spektar određene molekule reguliran je selekcionim pravilima kvantne hemije i njenom molekularnom simetrijom. Neke molekule imaju jednostavne spektre koje je lako identificirati, dok druge (čak i neke male molekule) imaju izuzetno složene spektre s fluksom raspoređenim na mnogo različitih linija, što ih čini znatno težim za detekciju. Interakcije između atomskih jezgara i elektrona ponekad uzrokuju daljnju hiperfinu strukturu spektralnih linija. Ako molekula postoji u više izotopologa (verzije koje sadrže različite atomske izotope), spektar je dodatno kompliciran izotopskim pomakom.
Detekcija nove međuzvjezdane ili cirkumstelarne molekule zahtijeva identifikaciju odgovarajućeg astronomskog objekta gdje je vjerovatno prisutna, a zatim posmatranje teleskopom opremljenim spektrografom koji radi na potrebnoj valnoj dužini, spektralnoj rezoluciji i osjetljivosti. Prva molekula detektirana u međuzvjezdanoj sredini bio je metilidin radikal (CH•) 1937. godine, putem svog snažnog elektronskog prelaza na 4300 angstrema (u optičkom području). Napredak u astronomskoj instrumentaciji doveo je do sve većeg broja novih detekcija. Od 1950-ih godina, radio astronomija počela je dominirati novim detekcijama, a submilimetarska astronomija također postaje važna od 1990-ih.
Inventar detektiranih molekula u velikoj je mjeri pristrasan prema određenim tipovima koje je lakše detektirati. Na primjer, radio astronomija je najosjetljivija na male linearne molekule s visokim molekularnim dipolom. Najzastupljenija molekula u svemiru, H2 (molekularni vodonik), potpuno je nevidljiva za radio teleskope jer nema dipol; njeni elektronski prelazi su previše energetski za optičke teleskope, pa je detekcija H2 zahtijevala ultraljubičasta posmatranja pomoću sondirajuće rakete. Vibracione linije često nisu specifične za pojedinačnu molekulu, omogućavajući samo identifikaciju opće klase. Na primjer, vibracione linije policikličnih aromatskih ugljovodonika (PAH) identificirane su 1984. godine, pokazujući da je ova klasa molekula vrlo česta u svemiru, ali bilo je potrebno sve do 2021. da se identificiraju specifični PAH-ovi putem njihovih rotacionih linija.
mini|desno|upright=1.25|Ugljična zvijezda CW Leonis. Vidljive ljuske cirkumstelarnog materijala izbačene su od strane centralne zvijezde tokom hiljada godina. Jedan od najbogatijih izvora za detekciju međuzvjezdanih molekula je Sagittarius B2 (Sgr B2), gigantski molekularni oblak blizu centra Mliječnog puta. Otprilike polovina dolje navedenih molekula prvi put je pronađena u Sgr B2, a mnoge ostale su tamo naknadno detektirane. Mnoge od najvećih molekula prvi put su detektirane u drugom molekularnom oblaku, TMC-1. Bogat izvor cirkumstelarnih molekula je CW Leonis (također poznat kao IRC +10216), obližnja ugljična zvijezda, gdje je identificirano oko 50 molekula. Ne postoji jasna granica između međuzvjezdane i cirkumstelarne sredine, pa su obje uključene u donje tabele.
Disciplina astrohemije uključuje razumijevanje kako ove molekule nastaju i objašnjavanje njihove zastupljenosti. Izuzetno niska gustoća međuzvjezdane sredine nije pogodna za formiranje molekula, čineći konvencionalne reakcije u gasnoj fazi između neutralnih vrsta (atoma ili molekula) neučinkovitima. Mnoge regije također imaju vrlo niske temperature (obično 10 kelvina unutar molekularnog oblaka), što dodatno smanjuje brzine reakcija, ili visoka polja ultraljubičastog zračenja, koja uništavaju molekule putem fotohemije. Objašnjavanje uočene zastupljenosti međuzvjezdanih molekula zahtijeva izračunavanje ravnoteže između brzina formiranja i uništavanja koristeći hemiju iona u gasnoj fazi (često potaknutu kosmičkim zracima), površinsku hemiju na kosmičkoj prašini, radijativni transfer uključujući međuzvjezdanu ekstinkciju i sofisticirane reakcione mreže. Upotreba molekularnih linija za određivanje fizičkih svojstava astronomskih objekata poznata je kao molekularna astrofizika.
Molekule Sljedeće tabele prikazuju molekule koje su detektirane u međuzvjezdanoj sredini ili cirkumstelarnoj materiji, grupisane prema broju sastavnih atoma. Neutralne molekule i njihovi molekularni ioni navedeni su u zasebnim stupcima; ako u stupcu za molekulu nema unosa, detektiran je samo ionizirani oblik. Oznake (imena molekula) su one koje se koriste u naučnoj literaturi koja opisuje detekciju; ako nije data nijedna, to polje je ostavljeno prazno. Masa je navedena u daltonima. Deuterisane molekule, koje sadrže barem jedan atom deuterija (2H), imaju nešto drugačije mase i navedene su u posebnoj tabeli. Ukupan broj jedinstvenih vrsta, uključujući različita ionizacijska stanja, naznačen je u zaglavlju svake sekcije.
Većina do sada detektiranih molekula su organske. Jedina detektirana neorganska molekula s pet ili više atoma je SiH4. Sve veće molekule imaju barem jedan atom ugljika i nemaju N−N ili O−O veze.
Dvoatomne (45) desno|mini|Ugljik-monoksid se često koristi za praćenje raspodjele mase u molekularnim oblacima.
MolekulaOznakaMasaIoniAlClAluminij-monohlorid62,5—AlFAluminij-monofluorid46—AlOAluminij-monoksid43——Argonij37Na Zemlji je dominantni izotop argona 40Ar, pa bi ArH+ imao masu 41 amu. Međutim, međuzvjezdana detekcija odnosila se na izotopolog 36ArH+, koji ima masu 37 amu.ArH+C2Dvoatomni ugljik24——Fluorometilidinij31CF+CHMetilidin radikal13CH+CNCijano radikal26CN+, CN−COUgljik-monoksid28CO+CPUgljik-monofosfid43—CSUgljik-monosulfid44—FeOŽeljezo(II)-oksid82——Helij-hidrid ion5HeH+H2Molekularni vodonik2—HClHlorovodonik36,5HCl+HFFluorovodonik20—HOHidroksil radikal17OH+KClKalij-hlorid75,5—NHImidogen radikal15—N2Molekularni dušik28—NODušik-monoksid30NO+NSDušik-sulfid46—NaClNatrij-hlorid58,5——Kation magnezij-monohidrida25,3MgH+O2Molekularni kisik32—PNFosfor-mononitrid45—POFosfor-monoksid47—SHSumpor-monohidrid33SH+SOSumpor-monoksid48SO+SiCKarborund40—SiN–42—SiOSilicij-monoksid44—NaSNatrij-sulfid55—MgSMagnezij-sulfid56—SiSSilicij-monosulfid60—TiOTitanij(II)-oksid64—
Troatomne (45) desno|mini|Kation jedan je od najzastupljenijih iona u svemiru. Prvi put je detektiran 1993.
MolekulaOznakaMasaIoniAlNCAluminij-izocijanid53—AlOHAluminij-hidroksid44—C3Trougljik36—C2HEtinil radikal25—CCNCijanometilidin38—C2ODikarbon-monoksid40—C2STioksoeteniliden56—C2P—55—CO2Ugljik-dioksid44—CaNC Kalcij(I)-izocijanid66— FeCNŽeljezo(I)-cijanid82——Protonirani molekularni vodonik3H2CMetilen radikal14——Hloronij37,5H2Cl+H2OVoda18H2O+HO2Hydroperoksil33—H2SVodonik-sulfid34—HCNCijanovodonik27—HNCVodonik-izocijanid27—HCOFormil radikal29HCO+HCPFosfaetin44—HCSTioformil45HCS+—Diazenilij29HNONitroksil31——Izoformil29HOC+HSCIzotioformil45—KCNKalij-cijanid65—MgCNMagnezij(I)-cijanid50—MgNCMagnezij(I)-izocijanid50—NH2Amino radikal16—N2ODušik-suboksid44—NaCNNatrij-cijanid49—NaOHNatrij-hidroksid40—OCSKarbonil-sulfid60—O3Ozon48—SO2Sumpor-dioksid64—c-SiC2c-Silicij-dikarbid52—SiCSiDisilicij-karbid68—SiCNSilicij-karbonitrid54—SiNC54—CaC2Kalcij-dikarbid64—TiO2Titanij-dioksid79,9—
Četiri atoma (31) desno|mini|Formaldehid je organska molekula koja je široko rasprostranjena u međuzvjezdanoj sredini.
MolekulaOznakaMasaIoniCH3Metil radikal15l-C3HPropinilidin37l-C3H+c-C3HCiklopropinilidin37—C3NCijanoetinil50C3N−C3OTrikarbon-monoksid52—C3STrikarbon-sulfid68——Hidronij19H3O+C2H2Acetilen26—H2CNMetilen amidogen28H2CN+H2NCAminokarbin28—H2COFormaldehid30—H2CSTioformaldehid46—HCCN—39—HCCOKetenil41——Protonirani cijanovodonik28HCNH+—Protonirani ugljik-dioksid45HOCO+HCNOFulminskakiselina43—HOCNCijanska kiselina43—CNCN Izocijanogen52—HOOHVodonik-peroksid34—HNCOIzocijanska kiselina43—HNCNCijanomidil radikal41—HNCSIzotiocijanska kiselina59—NH3Amonijak17—HSCNTiocijanska kiselina59—HNSOTionilimid63—SiC3Silicij-trikarbid64—HMgNCHidromagnezij-izocijanid51,3—HNO2Dušikasta kiselina47—
Pet atoma (21) desno|mini|Metan, primarna komponenta prirodnog plina, također je detektiran u molekularnim oblacima.
MolekulaOznakaMasaIoni—Amonij ion18CH4Metan16—CH3OMetoksi radikal31—c-C3H2Ciklopropeniliden38—l-H2C3Propadieniliden38—H2CCNCijanometil40—H2C2OKeten42—H2CNHMetilenimin29—HNCNHKarbodiimid42——Protonirani formaldehid31H2COH+C4HButadiinil49C4H−HC3NCijanoacetilen51—HCC-NCIzocijanoacetilen51—HCOOHMravlja kiselina46—NH2CNCijanamid42—NH2OHHidroksilamin37——Protonirani cijanogen53NCCNH+HC(O)CNCijanoformaldehid55—C5Linearni C560—HCS2HDitioformna kiselina78—SiC4Silicij-karbidni klaster92—SiH4Silan32—
Šest atoma (16) desno|mini|U ISM, formamid (gore) može se kombinirati s metilenom da nastane acetamid.
+MolekulaOznakaMasaIonic-H2C3OCiklopropenon54—E-HNCHCNE-Cijanometanimin54—C2H4Etilen28—CH3CNAcetonitril40—CH3NCMetil-izocijanid40—CH3OHMetanolFirst Detection of Methyl Alcohol in a Planet-forming Disc. 15. 6. 2016.32—CH3SHMetantiol48—l-H2C4Diacetilen50——Protonirani cijanoacetilen52HC3NH+HCONH2Formamid44—HOCOOHUgljična kiselina —C5HPentinilidin61—C5NCijanobutadiinil radikal74—HC2CHOPropinal54—HC4N— 63—CH2CNHKetenimin40—C5S—92—
Sedam atoma (16) desno|mini|Acetaldehid (gore) i njegovi izomeri vinil alkohol i etilen-oksid svi su detektirani u međuzvjezdanom prostoru.
MolekulaOznakaMasaIonic-C2H4OEtilen-oksid44—CH3C2HMetilacetilen40—H3CNH2Metilamin31—CH2CHCNAkrilonitril53—HCCCHNHPropargilimin53—H2CHCOHVinil alkohol44—C6HHeksatriinil radikal73C6H−HC4CNCijanodiacetilen75—HC4NCIzocijanodiacetilen75—HC5O—77—CH3CHOAcetaldehid44—CH3CHSTioacetaldehid60—CH3NCOMetil-izocijanat57—HOCH2CNGlikolonitril57—HC3HCN1-cijano propargil radikal64—CH2C3N3-cijano propargil radikal64—
Osam atoma (14) desno|mini|Radiosignal sirćetne kiseline, spoja koji se nalazi u sirćetu, potvrđen je 1997.
MolekulaOznakaMasaH3CC2CNMetilcijanoacetilen65HC3H2CNPropargil cijanid65H2COHCHOGlikolaldehid60(CHOH)21,2-etendiol60HCOOCH3Metil-formijat60CH3COOHSirćetna kiselina60H2C6Heksapentaeniliden74CH2CHCHOPropenal56CH2CCHCNCijanoalen65CH3CHNHEtanimin43C2H3NH2Vinilamin43C7HHeptatrienil radikal85NH2CH2CNAminoacetonitril56(NH2)2COUrea60
Devet atoma (11)