La clé du processus de modélisation astronomique par lequel les scientifiques tentent de comprendre notre univers est une connaissance approfondie des valeurs qui composent ces modèles. Cela semble généralement être une bonne hypothèse car les modèles produisent souvent des images principalement précises de notre univers. Mais juste pour être sûr, les astronomes aiment s'assurer que ces constantes n'ont pas varié dans l'espace ou le temps. S'assurer, cependant, est un défi difficile. Heureusement, un article récent a suggéré que nous pourrions être en mesure d'explorer les masses fondamentales de protons et d'électrons (ou du moins leur rapport) en examinant la molécule relativement courante du méthanol.
Le nouveau rapport est basé sur les spectres complexes de la molécule de méthane. Dans les atomes simples, les photons sont générés à partir des transitions entre les orbitales atomiques car ils n'ont aucun autre moyen de stocker et de traduire l'énergie. Mais avec les molécules, les liaisons chimiques entre les atomes composants peuvent stocker l'énergie en modes vibratoires de la même manière que les masses connectées aux ressorts peuvent vibrer. De plus, les molécules manquent de symétrie radiale et peuvent stocker de l'énergie par rotation. Pour cette raison, les spectres des étoiles froides montrent beaucoup plus de raies d'absorption que les raies chaudes, car les températures plus fraîches permettent aux molécules de commencer à se former.
Beaucoup de ces caractéristiques spectrales sont présentes dans la partie micro-ondes des spectres et certaines dépendent extrêmement des effets mécaniques quantiques qui à leur tour dépendent des masses précises du proton et de l'électron. Si ces masses devaient changer, la position de certaines raies spectrales changerait également. En comparant ces variations à leurs positions attendues, les astronomes peuvent obtenir des informations précieuses sur la façon dont ces valeurs fondamentales peuvent changer.
La principale difficulté est que, dans le grand schéma des choses, le méthanol (CH3OH) est rare car notre univers est composé à 98% d'hydrogène et d'hélium. Les 2% restants sont composés de tous les autres éléments (l'oxygène et le carbone étant les prochains plus courants). Ainsi, le méthanol est composé de trois des quatre éléments les plus courants, mais ils doivent se retrouver pour former la molécule en question. En plus de cela, ils doivent également exister dans la bonne plage de température; trop chaud et la molécule est brisée; trop froid et il n'y a pas assez d'énergie pour provoquer des émissions pour que nous puissions le détecter. En raison de la rareté des molécules dans ces conditions, vous pourriez vous attendre à en trouver suffisamment, en particulier à travers la galaxie ou l'univers, ce serait difficile.
Heureusement, le méthanol est l'une des rares molécules susceptibles de créer des masques astronomiques. Les masers sont l'équivalent micro-ondes des lasers dans lesquels une petite entrée de lumière peut provoquer un effet en cascade dans lequel il induit les molécules qu'il frappe à émettre également de la lumière à des fréquences spécifiques. Cela peut grandement améliorer la luminosité d'un nuage contenant du méthanol, augmentant la distance à laquelle il pourrait être facilement détecté.
En étudiant les masers au méthanol dans la Voie lactée en utilisant cette technique, les auteurs ont constaté que, si le rapport de la masse d'un électron à celui d'un proton change, il le fait de moins de trois parties sur cent millions. Des études similaires ont également été menées en utilisant l'ammoniac comme molécule traceur (qui peut également former des masers) et sont parvenues à des conclusions similaires.
