Pressemeddelelse

En af livets "LEGO-klodser" fundet med ALMA ved unge stjerner af Solens type

8. juni 2017

ALMA har observeret stjerner af Solens type på et meget tidligt tidspunkt i deres dannelsesproces, og omkring en af dem er der fundet spor af methylisocyanat - en af livets byggesten. Det er første gang netop dette molekyle er fundet ved den type tidlige stjerner; protostjerner. Den slags stjerner er magen til den, som Solsystemet udviklede sig fra i sin tid. Opdagelsen kan hjælpe astronomerne til at forstå, hvordan livet opstod på Jorden.

Det er to hold astronomer, som har brugt det effektive observatorium Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile til at finde det komplekse molekyle methylisocyanat [1], som er en af livets byggesten. Stedet er protostjernesystemet IRAS 16293-2422, 400 lysår borte. Det ene forskerhold blev ledet af Rafael Martín-Doménech fra Centro de Astrobiología i Madrid, Spanien og Víctor M. Rivilla, fra INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri in Firenze, Italien, og det andet hold af Niels Ligterink fra Leiden Observatoriet i Nederlandene og Audrey Coutens ved University College London, United Kingdom.

"Det her stjernesystem ser ud til af give os den ene nyhed efter den anden! Efter at vi har opdaget sukkerstoffer der, har vi nu også fundet methylisocyanat. Den familie af organiske molekyler indgår i dannelsen af peptider og aminosyrer, og de er så igen, i form af proteiner, det biologiske grundlag for liv, som vi kender det," forklarer Niels Ligerink og Audrey Coutens, som var hovedforfatterne bag den ene artikel om opdagelsen [2].

ALMA har givet mulighed for at begge hold har kunnet observere molekylet ved flere forskellige karakteristiske bølgelængder i radiospektret [3]. De fandt de særlige kemiske fingeraftryk i de varme, indre dele af den skal af støv og gas, som omgiver de unge stjerner i deres tidligste udviklingsstadier. Hvert af holdene fandt og isolerede tegnene på det komplekse organiske molekyle methylisocyanat [4]. Det blev så fulgt op af computermodellering og laboratorieeksperimenter, som har forbedret vores forståelse af molekylets dannelse [5].

IRAS 16293-2422 er et flerdobbelt system af meget unge stjerner, som befinder omkring 400 lysår borte i det store område med stjernedannelse, som kaldes Rho Ophiuchi i  stjernebilledet Ophiuchus, eller Slangebæreren. De nye ALMA-resultater viser, at der i gasarterne omkring disse unge stjerner findes methylisocyanat.

Jorden og de andre planeter i vores Solsystem blev dannet af det stof, som var til overs efter at Solen var dannet. Derfor kan studiet af protostjerner af Solens type for astronomerne åbne et vindue til fortiden, hvor de kan observere forhold, som ligner dem, der herskede under dannelsen af Solsystemet for over 4,5 milliarder år siden.

Rafael Martín-Doménech og Víctor M. Rivilla, som er hovedforfattere til den anden af artiklerne, kommenterer: "Vi er særligt  glade for det her resultat, fordi disse protostjerner ligner Solen i dens tidlige udviklingsstadier. Dér findes den samme slags betingelser, som lige passer til, at der med tiden kan dannes planeter af Jordens type. I og med, at vi har fundet dette molekyle, som er en forløber for livsformer, så har vi nu måske endnu en brik i puslespillet, som skal vise os, hvordan livet opstod på vores egen planet."

Niels Ligterink glæder sig over de underbyggende laboratorieresultater: "Ud over at finde molekylerne, vil vi også gerne forstå, hvordan de blev dannet. Vore laboratorieeksperimenter viser, at methylisocyanat kan være dannet på ispartikler under meget kolde forhold, som svarer til dem i det interstellare rum. Det betyder, at dette molekyle - og dermed den tilstand, som er nødvendig for dannelsen af peptidbindinger - sandsynligvis findes i nærheden af de fleste unge stjerner af Solens type."

Jes Jørgensen fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, som stod bag den første opdagelse af sukker-lignende molekyler i det samme system og som leder den ene gruppe udtaler: "Vi er lige i de første stadier til at kortlægge den komplekse kemi der foregår omkring disse unge stjerner. At identificere disse molekyler og forstå deres oprindelse er en stor opgave, som kræver et tæt samarbejde mellem astronomer der kan observere molekylerne i rummet, og kemikere der kan måle deres egenskaber i laboratorier på Jorden – men med sådan et samarbejde kan vi forhåbentlig komme tættere på et svar på hvilken rolle disse organiske molekyler spiller i udviklingen på andre planeter."

Noter

[1] I astrokemien defineres et komplekst organisk molekyle som et, der består af seks eller flere atomer, hvoraf mindst ét er et kulstofatom. Methylisocyanat består af kulstof, hydrogen, nitrogen og oxygen med den kemiske formel CH₃NCO. Det er et meget giftigt stof, som især blev kendt i forbindelse med den tragiske ulykke ved Bhopal i 1984.

[2]  Systemet er tidligere studeret med ALMA i 2012, og her fandt man molekyler af det simple sukkerstof glycolaldehyd, som er en anden af livets byggestene.

[3] Forskerholdet, som blev ledet af Rafael Martín-Doménech brugte både nye og ældre data vedrørende protostjernen optaget i en lang række forskellige bølgelængder med ALMAs båndområder 3, 4 og 6. Niels Ligterink og hans kolleger brugte data fra ALMAprojketet Protostellar Interferometric Line Survey (PILS), ledet af Jes Jørgensen fra Niels Bohr Institutet. Formålet med PILS er at kortlægge den kemiske sammensætning af IRAS 16293-2422. Det bliver gjort ved at foretage registreringer i hele det bølgelængdeområde, som ALMAs bånd 7 omfatter, i meget høj opløsning svarende til størrelsen af vores Solsystem.

[4] Forskerholdene foretog spektrografisk analyse af lyset fra protostjernen, og dermed kunne den kemiske sammensætning bestemmes. Mængden af methylisocyanat i forhold til molekyler af hydrogen og andre sporstoffer er sammenlignelig med tidligere registreringer omkring to meget tunge protostjerner (som befinder sig inde i de tætte og varme molekylskyer omkring protostjernerne Orion KL og Sagittarius B2 North).

[5] Martín-Doménechs hold foretog kemiske modelberegninger af dannelsen af methylisocyanat i en  gas-støv proces. Den mængde af molekylet, so mer observeret, kan kemisk forklares ud fra det, der sker på overfladen af støvkorn i rummet, efterfulgt af kemiske reaktioner i gasfasen. Desuden viste Ligterinks forskerhold at molekylet kan dannes ved ekstremt lave interstellare temperaturer; ned til omkring 15 Kelvin (-258° Celcius). Det blev vist ved eksperimenter i højvaccuum og ultralave temperaturer i laboratoriet i Leiden.

Mere information

Forskningsresultaterne her er offentliggjort i to artikler med titlerne “First Detection of Methyl Isocyanate (CH₃NCO) in a solar-type Protostar” af R. Martín-Doménech et al. og “The ALMA-PILS survey: Detection of CH₃NCO toward the low-mass protostar IRAS 16293-2422 and laboratory constraints on its formation”, af N. F. W. Ligterink et al.. Begge artikler offentliggøres i samme udgave af Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Det ene forskerhold består af: R. Martín-Doménech (Centro de Astrobiología, Spanien), V. M. Rivilla (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), I. Jiménez-Serra (Queen Mary University of London, UK), D. Quénard (Queen Mary University of London, UK), L. Testi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien; ESO, Garching, Tyskland; Excellence Cluster “Universe”, Tyskland) og J. Martín-Pintado (Centro de Astrobiología, Spanien).

Det andet hold udgøres af: N. F. W. Ligterink (Sackler Laboratory for Astrophysics, Leiden Observatory, Nederlandene), A. Coutens (University College London, UK), V. Kofman (Sackler Laboratory for Astrophysics, Nederlandene), H. S. P. Müller (Universität zu Köln, Tyskland), R. T. Garrod (University of Virginia, USA), H. Calcutt (Niels Bohr Institutet & Statens Naturhistoriske Museum, Danmark), S. F. Wampfler (Center for Space and Habitability, Schweiz), J. K. Jørgensen (Niels Bohr Institutet & Statens Naturhistoriske Musem, Danmark), H. Linnartz (Sackler Laboratory for Astrophysics, Nederlandene) og E. F. van Dishoeck (Leiden Observatory, Nederlandene; Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Tyskland).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Forskningsartikel: Martín-Doménech et al. 2017
• Forskningsartikel: Ligterink et al. 2017
• Fotos af ALMA

Kontakter

Ole J. Knudsen
ESON-Danmark, Stellar Astrophysics Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: 8715 5597
Mobil: 4059 4520
Email: eson-denmark@eso.org

Rafael Martín-Doménech
Centro de Astrobiología
Madrid, Spain
Email: rmartin@cab.inta-csic.es

Victor Rivilla
INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri
Italy
Email: rivilla@arcetri.astro.it

Audrey Coutens
Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux
France
Email: audrey.coutens@u-bordeaux.fr

Niels Ligterink
Sackler Laboratory for Astrophysics, Leiden Observatory
Netherlands
Tel: +31 (0) 71 527 5844
Email: ligterink@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1718 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.