La clave del proceso de modelado astronómico por el cual los científicos intentan comprender nuestro universo, es un conocimiento integral de los valores que componen estos modelos. Esto generalmente parece ser una buena suposición ya que los modelos a menudo producen imágenes en su mayoría precisas de nuestro universo. Pero para estar seguros, a los astrónomos les gusta asegurarse de que estas constantes no hayan variado en el espacio o el tiempo. Asegurarse, sin embargo, es un desafío difícil. Afortunadamente, un artículo reciente ha sugerido que podemos explorar las masas fundamentales de protones y electrones (o al menos su relación) al observar la molécula relativamente común de metanol.
El nuevo informe se basa en los espectros complejos de la molécula de metano. En átomos simples, los fotones se generan a partir de transiciones entre orbitales atómicos, ya que no tienen otra forma de almacenar y traducir energía. Pero con las moléculas, los enlaces químicos entre los átomos componentes pueden almacenar la energía en modos vibratorios de la misma manera que las masas conectadas a los resortes pueden vibrar. Además, las moléculas carecen de simetría radial y pueden almacenar energía por rotación. Por esta razón, los espectros de las estrellas frías muestran muchas más líneas de absorción que las calientes, ya que las temperaturas más frías permiten que las moléculas comiencen a formarse.
Muchas de estas características espectrales están presentes en la porción de microondas de los espectros y algunas son extremadamente dependientes de los efectos de la mecánica cuántica, que a su vez dependen de masas precisas de protones y electrones. Si esas masas cambiaran, la posición de algunas líneas espectrales también cambiaría. Al comparar estas variaciones con sus posiciones esperadas, los astrónomos pueden obtener información valiosa sobre cómo pueden cambiar estos valores fundamentales.
La principal dificultad es que, en el gran esquema de las cosas, metanol (CH3OH) es raro ya que nuestro universo es 98% de hidrógeno y helio. El último 2% se compone de todos los demás elementos (siendo el oxígeno y el carbono el siguiente más común). Por lo tanto, el metanol se compone de tres de los cuatro elementos más comunes, pero deben encontrarse entre sí para formar la molécula en cuestión. Además de eso, también deben existir en el rango de temperatura correcto; demasiado caliente y la molécula se rompe; demasiado frío y no hay suficiente energía para causar emisiones para que podamos detectarlo. Debido a la rareza de las moléculas con estas condiciones, es de esperar que encontrar lo suficiente, especialmente en la galaxia o el universo, sea un desafío.
Afortunadamente, el metanol es una de las pocas moléculas que son propensas a crear masers astronómicos. Los masers son el equivalente de microondas de los láseres en los que una pequeña entrada de luz puede causar un efecto en cascada en el que induce a las moléculas que golpea a emitir también luz a frecuencias específicas. Esto puede mejorar en gran medida el brillo de una nube que contiene metanol, aumentando la distancia a la que podría detectarse fácilmente.
Al estudiar los maseros de metanol dentro de la Vía Láctea utilizando esta técnica, los autores descubrieron que, si la relación entre la masa de un electrón y la de un protón cambia, lo hace en menos de tres partes en cien millones. También se han realizado estudios similares utilizando amoníaco como molécula trazadora (que también puede formar masers) y se han llegado a conclusiones similares.
