A chave do processo de modelagem astronômica pelo qual os cientistas tentam entender nosso universo é um conhecimento abrangente dos valores que compõem esses modelos. Isso geralmente parece ser uma boa suposição, uma vez que os modelos geralmente produzem imagens principalmente precisas do nosso universo. Mas só para ter certeza, os astrônomos gostam de garantir que essas constantes não variem no espaço ou no tempo. Garantir, no entanto, é um desafio difícil. Felizmente, um artigo recente sugeriu que podemos explorar as massas fundamentais de prótons e elétrons (ou pelo menos sua proporção) observando a molécula relativamente comum de metanol.
O novo relatório é baseado nos espectros complexos da molécula de metano. Em átomos simples, os fótons são gerados a partir de transições entre orbitais atômicos, uma vez que eles não têm outra maneira de armazenar e traduzir energia. Mas com as moléculas, as ligações químicas entre os átomos componentes podem armazenar a energia nos modos vibracionais da mesma maneira que as massas conectadas às molas podem vibrar. Além disso, as moléculas não possuem simetria radial e podem armazenar energia por rotação. Por esse motivo, os espectros de estrelas frias mostram muito mais linhas de absorção do que estrelas quentes, já que as temperaturas mais baixas permitem que as moléculas comecem a se formar.
Muitas dessas características espectrais estão presentes na porção de microondas dos espectros e algumas são extremamente dependentes dos efeitos da mecânica quântica, que por sua vez dependem de massas precisas do próton e do elétron. Se essas massas mudassem, a posição de algumas linhas espectrais também mudaria. Ao comparar essas variações às posições esperadas, os astrônomos podem obter informações valiosas sobre como esses valores fundamentais podem mudar.
A principal dificuldade é que, no grande esquema das coisas, o metanol (CH3OH) é raro, pois nosso universo é 98% de hidrogênio e hélio. Os últimos 2% são compostos de todos os outros elementos (com oxigênio e carbono sendo o próximo mais comum). Assim, o metanol é composto por três dos quatro elementos mais comuns, mas eles precisam se encontrar para formar a molécula em questão. Além disso, eles também devem existir na faixa de temperatura correta; muito quente e a molécula é separada; muito frio e não há energia suficiente para causar emissão para que possamos detectá-lo. Devido à raridade de moléculas com essas condições, você pode esperar que encontrar o suficiente, especialmente na galáxia ou no universo, seria um desafio.
Felizmente, o metanol é uma das poucas moléculas propensas a criar masers astronômicos. Os masers são o equivalente de microondas dos lasers nos quais uma pequena entrada de luz pode causar um efeito em cascata no qual induz as moléculas atingidas a emitir também luz em frequências específicas. Isso pode aumentar bastante o brilho de uma nuvem contendo metanol, aumentando a distância à qual ela pode ser facilmente detectada.
Ao estudar os masers de metanol dentro da Via Láctea usando essa técnica, os autores descobriram que, se a proporção da massa de um elétron e a de um próton muda, isso ocorre em menos de três partes em cem milhões. Estudos semelhantes também foram realizados usando amônia como molécula traçadora (que também pode formar masers) e chegaram a conclusões semelhantes.
