Komunikat prasowy

W bardzo młodym systemie gwiazdowym odkryto złożone molekuły organiczne

Wskazówka, że chemiczne cegiełki budujące życie są uniwersalne

8 kwietnia 2015

Po raz pierwszy astronomowie wykryli obecność złożonych cząsteczek organicznych – cegiełek budujących życie – w dysku protoplanetarnym otaczającym młodą gwiazdę. Odkrycie, dokonane za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), potwierdza, że warunki, z których wyłoniła się Ziemia i Słońce, nie są unikalne we Wszechświecie. Wyniki zostaną opublikowane w wydaniu czasopisma „Nature” z 9 kwietnia 2015 r.

Nowe obserwacje z ALMA pokazały, że dysk protoplanetarny otaczający młodą gwiazdę MWC 480 [1] zawiera wielkie ilości cyjanku metylu (acetonitrylu, CH₃CN), złożonej cząsteczki opartej na węglu. Jest go tam wystarczająco dużo do wypełnienia wszystkich ziemskich oceanów.

Zarówno wspomniana cząsteczka, jak i jej prostsza kuzynka, cyjanowodoru (HCN), zostały znalezione w zimnych, zewnętrznych obszarach nowo uformowanego dysku gwiazdy, w rejonie, który astronomowie uważają za odpowiednik pasa Kuipera – królestwa lodowych planetozymali i komet poza orbitą Neptuna w naszym Układzie Słonecznym.

Komety zachowują niezaburzone ślady wczesnej chemii Układu Słonecznego, z okresu powstawania planet. Komety i planetoidy z zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego uważane są za dostarczycielki wody i cząsteczek organicznych dla młodej Ziemi, pomagając w wytworzeniu warunków do rozwoju pierwotnego życia.

„Badania komet i planetoid pokazują, że mgławica słoneczna, z której powstało Słońce i planety, była bogata w wodę i złożone składniki organiczne” zauważyła Karin Öberg, astronom z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, USA, główny autor nowej publikacji.

„Teraz mamy jeszcze lepszy dowód na to, że taka sama chemia istnieje w innych miejscach we Wszechświecie w obszarach, w których mogą powstawać systemy słoneczne nie różniące się od naszego.” Jest to szczególnie interesujące, wskazuje Öberg, ponieważ molekuły znalezione w MWC 480 odnajdywano także w podobnych koncentracjach w kometach w Układzie Słonecznym.

Gwiazda MWC 480, która jest około dwukrotnie masywniejsza niż Słońce, znajduje się 455 lat świetlnych od nas w obszarze gwiazdotwórczym w Byku. Otaczający ją dysk jest w bardzo wczesnej fazie rozwoju – niedawno wytworzył się z zimnej, ciemnej mgławicy gazu i pyłu. Badania za pomocą ALMA i innych teleskopów nie wykryły na razie żadnych widocznych oznak powstawania planet w dysku, ale obserwacje w wyższej rozdzielczości mogą ukazać struktury podobne do występujących w układzie HL Tauri, który ma podobny wiek.

Od jakiegoś czasu astronomowie wiedzą, że zimne, ciemne obłoki międzygwiazdowe są bardzo efektywnymi fabrykami złożonych cząsteczek organicznych – w tym grup cząsteczek znanych jako cyjanidy. Cyjanidy, a w szczególności cyjanid metylu, są ważne, ponieważ zawierają związania węglowo-azotowe, niezmiernie istotne dla powstawania aminokwasów, podstawy dla białek, które są cegiełkami życia.

Do tej pory pozostawało jednak niejasne, czy takie same złożone cząsteczki organiczne formują się powszechnie i potrafią przetrwać w energetycznym środowisku nowo powstającego układu słonecznego, w którym fale uderzeniowe i promieniowanie mogą łatwo niszczyć wiązania chemiczne.

Dzięki wykorzystaniu niezwykłej czułości ALMA [2] astronomowie mogli dostrzec, że cząsteczki te nie tylko przetrwały, ale się rozwijają.

Co istotne, molekuły wykryte przez ALMA występują w znacznie większych ilościach niż w obłokach międzygwiazdowych. Fakt ten mówi astronomom, że dyski protoplanetarne są bardzo efektywne w formowaniu złożonych molekuł organicznych i że są w stanie wytworzyć je we względnie krótkich skalach czasowych [3].

Ponieważ badany system nadal ewoluuje, astronomowie przypuszczają, że prawdopodobnie molekuły organiczne zostaną bezpiecznie przechowane w kometach i innych lodowych ciałach, które dostarczą je do rejonów sprzyjających pielęgnowaniu życia.

„Z badań egzoplanet wiemy, że Układ Słoneczny nie jest jedyny ze swoją liczbą planet, czy z obfitością wody” podsumowuje Öberg. „Teraz wiemy także, że nie jesteśmy jedyni w kwestii chemii organicznej. Po raz kolejny dowiedzieliśmy się, że nie jesteśmy specjalni. Z punktu widzenia życia we Wszechświecie jest to wspaniała wiadomość.”

Uwagi

[1] Gwiazda ta ma zaledwie około jednego miliona lat. Dla porównania, Słońce liczy sobie ponad cztery miliardy lat. Nazwa MWC 480 odnosi się do katalogu “Mount Wilson Catalog of B and A stars with bright hydrogen lines in their spectra”.

[2] ALMA jest w stanie wykryć słabe promieniowanie na falach milimetrowych, które jest w sposób naturalny emitowane przez cząsteczki w przestrzeni kosmicznej. W przypadku najnowszych obserwacji astronomowie wykorzystali jedynie część z 66 anten ALMA, gdy teleskop pracował w swojej konfiguracji o niskiej rozdzielczości. Dalsze badania tego typu dysków protoplanetarnych przy użyciu pełnej mocy ALMA ujawni dodatkowe szczegóły na temat chemicznej i strukturalnej ewolucji gwiazd i planet.

[3] Takie gwałtowne powstawanie jest kluczowe dla przezwyciężenie sił, które spowodowałyby rozerwanie molekuł. Dodatkowo, cząsteczki te zostały wykryte w stosunkowo spokojnej części dysku, około 4,5 do 15 miliardów kilometrów od gwiazdy centralnej. Chociaż to daleko jak na standardy Układu Słonecznego, w przeskalowanych wymiarach MWC 480 wypada to dokładnie w strefie powstawania komet.

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule pt. “The Cometary Composition of a Protoplanetary Disk as Revealed by Complex Cyanides”, K.I. Öberg et al., który ukaże się w czasopiśmie “Nature” w wydaniu z 9 kwietnia 2015 r.

Skład zespołu badawczego: Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Viviana V. Guzmán (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Kenji Furuya (Leiden Observatory, Leiden University, Lejda, Holandia), Chunhua Qi (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Yuri Aikawa (Kobe University, Kobe, Japonia), Sean M. Andrews (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Ryan Loomis (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics) oraz  David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics).

Międzynarodowy kompleks astronomiczny ALMA działa w ramach partnerstwa pomiędzy ESO, amerykańską National Science Foundation (NSF) oraz japońskim National Institutes of Natural Sciences (NINS), we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu jego krajów członkowskich, przez NSF, w porozumieniu z National Research Council of Canada (NRC) oraz National Science Council of Taiwan (NSC), a także przez NINS w porozumieniu z Academia Sinica (AS) na Tajwanie oraz Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Budowa i użytkowanie ALMA jest kierowane przez ESO w imieniu jego krajów członkowskich, w imieniu Ameryki Północnej przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), a w imieniu Azji Wschodniej przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia wspólne kierowanie i zarządzanie konstrukcją, testowaniem i użytkowaniem ALMA.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa w "Nature"
• Zdjęcia ALMA

Kontakt

Karin Öberg
Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics
Cambridge MA, USA
Tel. kom.: +1 617 496 9062
E-mail: koberg@cfa.harvard.edu

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

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych