KẾ HOẠCH TÌM KIẾM PHÂN TỬ TRONG VŨ TRỤ
Kế hoạch tìm kiếm phân tử trong dải Ngân hà có thể tiến hành bằng hai cách mới là tìm phân tử mà ta biết trước phổ của nó, tức là biết chính xác tần số của các vạch trong phổ của phân tử. Cách tìm này cũng giống như ta dùng máy thu thanh để chỉnh đúng vào một đài mà ta biết những tần số phát thanh. Tần số các vạch của những phân tử thông thường đã được đo trong phòng thí nghiệm dùng máy quang phổ. Tuy nhiên, tần số của một số phân tử không bền vững khó chế được trong điều kiện lý hoá của phòng thí nghiệm nên phải được tiên đoán bằng lý thuyết. Phương pháp tìm kiếm thứ hai là cứ quan sát một vùng phổ mà không chỉnh đúng vào một vạch nào. Cũng như một người nghe máy thu thanh mà không cần biết tần số của đài nào, nhưng cứ tìm tới khi nghe thấy một tín hiệu. Sự tìm kiếm không có chủ định này tốn kém thời giờ quan sát nhưng lợi ở chỗ có thể phát hiện ra những chất hoá học bất ngờ. Trong đầu những năm 70, các nhà vô tuyến thiên văn tìm thấy một vạch trên tần số 89188,5 megahec (MHZ) mà họ không biết phát ra từ phân tử nào; họ tạm đặt tên là X – ogen (như trong toán học, chữ X thường được dùng để tượng trưng cho một ẩn số). Sau vài năm nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, các nhà vật lý và hóa học đã chế được một phân tử có phổ giống như phổ của chất bí hiểm X-ogen. Họ khẳng định rằng phân tử X-ogen chính là iôn HCO+, một phân tử đóng vai trò then chốt trong những phản ứng hóa học tạo ra các phân tử phức tạp. Sự đóng góp của các nhà vật lý và hóa học nghiên cứu lý thuyết cũng như trong phòng thí nghiệm rất đáng kể trong quá trình phát hiện những phân tử trong vũ trụ. Sự phát hiện ra các phân tử mới trong Vũ trụ ngày càng hiếm. Vì cường độ của các vạch phân tử còn lại chưa phát hiện được rất yếu nên chúng bị chìm đắm bởi tiếng ồn của máy thu tín hiệu. Mặt khác, vô số vạch chen chúc nhau đã được phát hiện ở vùng phổ vô tuyến, nên có thể che lấp những vạch phân tử mới mà chúng ta muốn tìm.
Mỗi phân tử khi đứng yên thì phát ra một phổ đặc trưng trong đó có những vạch ở những tần số xác định. Theo hiệu ứng Đôple, khi phân tử chuyển động thì các vạch trong phổ chuyển dịch về phía đỏ (tần số giảm đi) khi đi xa vị trí người quan sát hoặc chuyển về phía xanh (tần số tăng lên) khi tiến tới vị trí quan sát. Độ chuyển của tần số chỉ tuỳ thuộc vào tốc độ xuyên tâm của phân tử, tức là tốc độ theo chiều hướng quan sát. Trong một đám mây khí, các phân tử chuyển động hỗn độn nên phát bức xạ có tần số không đúng hẳn tần số xác định như lúc phân tử đứng yên. Vì thế, vạch bức xạ quan sát thấy bị mở rộng xung quanh tần số xác định của vạch phân tử khi đứng yên. Nhiệt độ của đám mây càng cao bao nhiêu thì tốc độ chuyển động hỗn độn và độ rộng của vạch càng lớn bấy nhiêu. Phân tử là một nhiệt kế dùng để đo nhiệt độ của những đám mây giữa các sao.
Phân tử trong dải Ngân hà thường tập trung trong những đám mây đen khổng lồ, nặng bằng hàng triệu khối lượng Mặt trời (khối lượng Mặt trời là 2x1030kg thường được dùng làm đơn vị khối lượng). Vào những năm 70, một vệ tinh đã phát hiện được một số nguồn phát hồng ngoại trong dải Ngân hà. Một trong những nguồn phát này rất mạnh dường như phát ra từ một ngôi sao. Những nhà thiên văn dùng viễn kính từ Trái đất để quan sát ngôi sao trên bước sóng khả kiến phát hiện được rằng thiên thể này một tinh vân có dạng một quả trứng sinh đôi. Ở giữa điểm nút của tinh vân có một ngôi sao bị che bởi một vành bụi khuếch tán xạ của sao và tạo ra tinh vân. Chung quanh sao có một vành khí Amôniắc (đường cong màu đỏ) và vành khí phân tử HC7N (đường cong màu xanh). Những đường cong biểu diễn cường độ bức xạ phát ra bởi những phân tử Amôniắc và HC7N. Ngôi sao ở trung tâm tinh vân là một ngôi sao có tuổi đã phun mất rất nhiều vật chất. Vành khí phân tử được phun ra bởi ngôi sao trong giai đoạn cuối cùng tiến triển của nó.
Một số phân tử cũng đã được phát hiện trong những ''sao chổi''. Loại thiên thể này là những khối nước đá khổng lồ trộn với bụi và phân tử và là vết tích của đám mây tạo ra hệ Mặt trời. Khi chuyển động tới gần hệ Mặt trời thì nước đã cùng phân tử và bụi bị bốc và phun ra ngoài, tạo thành cái đuôi dài hàng trăm nghìn kilômét. Một số phân tử thông thường đã được phát hiện ngoài dải Ngân hà, trong những hệ thiên hà khác. Nhân và những cánh tay xoắn ốc của Thiên hà cũng là nơi chứa nhiều phân tử. Chẳng hạn như Thiên hà Metxiê 51 cách xa chúng ta khoảng 32 triệu năm ánh sáng và thu được trong một vô tuyến viễn kính đường kính 30m. Mắt ta chỉ nhìn thấy bức xạ trong vùng khả kiến (từ 0,4 đến 0,8 micromet). Nhìn qua viễn kính trong vùng phổ khả kiến ta thấy Thiên hà Metxiê 51 với những cánh tay xoắn ốc. Giả sử mắt ta cũng nhìn thấy bức xạ trên bước sóng vô tuyến 3 milimet thì ta thấy được hình ảnh bức xạ phát ra bởi vạch phân tử cacbon oxit.
Phân tử có nhiều tác động đến những hiện tượng lý hóa trong Vũ trụ. Phân tử là một yếu tố điều hoà nhiệt độ trong những đám mây giữa các sao. Chúng chi phối sự chuyển động của những làn khí phun từ các ngôi sao hay từ trung tâm các Thiên hà. Những phân tử nhẹ nhất như phân tử LiH đã được tạo ra rất sớm sau vụ nổ lớn. Quan sát những phân tử nhẹ trong những Thiên hà rất xa có độ dịch chuyển về phía đỏ lớn có thể mang lại những bằng chứng cụ thể để thử nghiệm thuyết Vũ trụ Bigbang. Mới đấy, các nhà vật lý thiên văn nêu lên rằng, khí phân tử Hydrô có thể là một thành phần của chất đen trong vành khí chung quanh những dải Thiên hà. Những hiện tượng vật lý bất thường như hiệu ứng made cũng đã được phát hiện trong Vũ trụ.
