Pressmeddelande

Komplexa organiska molekyler upptäcks i ungt stjärnsystem

Tecken på att byggstenarna till livets kemi kan finnas överallt

8 april 2015

Astronomer har för första gången upptäckt spår av komplexa organiska molekyler – livets byggstenar – i en protoplanetär skiva kring en ung stjärna. Upptäckten, som gjorts med teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) bekräftar att förhållandena som gav upphov till jorden och solen inte är unika i universum. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Nature den 9 april 2015.

De nya observationerna med ALMA avslöjar att den protoplanetära skivan som omger den unga stjärnan MWC 480 innehåller stora mängder metylcyanid (CH3CN), en komplex, kolbaserad molekyl. Runt MWC 480 finns tillräckligt med metylcyanid för att fylla alla jordens oceaner.

Både denna molekyl och dess enklare kusin blåsyra (HCN) har hittats i de kalla utkanterna av stjärnans nybildade skiva, i ett område som astronomer tror liknar Kuiperbältet – de isiga riket bortom Neptunus i solsystemet där planetesimaler och kometer har sitt hem.

Kometer bär med sig ett orört minne av de kemiska förhållanden som rådde då solsystemet var ungt och planeter ännu höll på att bildas. Forskare tror att jorden fick sitt första vatten samt sina första organiska molekyler tack vare kometer och asteroider från solsystemets yttre delar. Därmed förbereddes scenen för att primitivt liv kunde uppstå.

Karin Öberg, astronom vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Massachusetts, USA, har lett forskarlaget bakom den nya artikeln.

– Studier av kometer och asteroider visar att solnebulosan, ur vilken solen och planeterna föddes, innehöll stora mängder av vatten och komplexa organiska föreningar. Vi har nu ännu bättre bevis på att samma kemi finns på annat håll i universum, i områden där solsystem inte olika vår skulle kunna bildas, säger hon.

Detta är ännu mer intressant, menar Öberg, då molekylerna i MWC 480 finns även i liknande koncentration i solsystemets kometer.

Stjärnan MWC 480, som har en massa på omkring två gånger solens, ligger 455 ljusår bort i ett område i stjärnbilden Oxen där många nya stjärnor bildas. Skivan som omger stjärnan är ännu i början av sin utveckling. Det är bara kort tid sedan den tog form ur ett kallt, mörkt moln av damm, stoft och gas. Studier med både ALMA och andra teleskop har ännu inte hittat tecken av att planeter håller på att bildas i den, men framtida observationer med högre upplösning kan komma att avslöja samma slags strukturer som setts hos den jämngamla skivan runt stjärnan HL Tauri.

Sedan en tid tillbaka har astronomer vetat att de kalla mörka molnen mellan stjärnorna är effektiva fabriker för komplexa organiska molekyler, bland de en grupp som kallas cyanider. Cyanider, och framförallt just metylcyanid, är viktiga därför att de innehåller bindningar mellan atomer av kol och kväve, vilka behövs för att aminosyror – byggstenar för proteiner och därmed även livet – ska kunna bildas.

Fram tills nu har det dock varit oklart om just dessa komplexa organiska molekyler kunde bildas och överleva den energiska miljön hos ett nybildat solsystem där chockvågor och strålning lätt kan bryta kemiska bindningar.

Genom att utnyttja ALMA:s imponerande känslighet [2] kan astronomer se utifrån de senaste observationer att dessa molekyler inte bara överlever utan också frodas.

En viktig detalj är att molekylerna som ALMA detekterat finns i större mängder än vad som skulle finnas i interstellära moln. För astronomer berättar detta inte bara att protoplanetära skivor bildar komplexa organiska molekyler mycket effektivt. De kan dessutom bildas på relativt kort tid [3].

Allt eftersom detta system fortsätter att utvecklas spekulerar astronomer att de organiska molekylerna som ligger inlåst i säkert förvar hos kometer och andra isiga kroppar kan nu fraktas till miljöer där liv har större chans att klara sig.

– Utifrån studier av exoplaneter vet vi att vårt solsystem inte är unik vad gäller vare sig antalet planeter eller mängden vatten. Nu vet vi att vi inte är unika vad gäller organisk kemi. Än en gång har vi lärt oss att vi inte är speciella. Från perspektivet av livet i universum är det här riktigt bra nyheter, avslutar Karin Öberg.

Noter

[1] Stjärnan är bara cirka en miljon år gammal. Solen är i jämförelse mer än fyra miljarder år gammal. Beteckningen MWC 480 hänvisar till Mount Wilson-katalogen över stjärnor av typerna B och A vars spektra innehåller ljusa linjer av väte.

[2] ALMA kan registrera den svaga strålningen med våglängd kring en millimeter som molekyler i rymden naturligt avger. För dessa nya observationer använde astronomerna bara en del av ALMA:s 66 antenner då teleskopet var inställt för att göra lågupplösta observationer. Framtida studier av både denna och andra protoplanetära skivor med hela ALMA:s förmågor kommer att avslöja ytterligare detaljer om stjärnors och planeters kemiska utveckling.

[3] Att molekylerna kommer till snabbt är ett krav för att de ska hinna bildas före krafter som annars skulle riva isär dem. Dessutom upptäcktes dessa molekyler i en relativt lugn del av skivan, mellan 4,5 och 15 miljarder kilometer från stjärnan i systemets mitt. Jämfört med vårt solsystem är detta mycket långt ut men översatt till MWC 480:s allmänt större skalor ligger detta precis där kometer förväntas kunna bildas.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titel “The Cometary Composition of a Protoplanetary Disk as Revealed by Complex Cyanides” av K. I. Öberg m. fl., som publiceras i tidskriften Nature den 9 april 2015.

Forskarlaget består av Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Viviana V. Guzmán (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Kenji Furuya (Leidenobservatoriet, Leidenuniversitet, Leiden, Nederländerna), Chunhua Qi (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Yuri Aikawa (Kobeuniversitetet, Kobe, Japan), Sean M. Andrews (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Ryan Loomis (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics) och David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics).

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan ESO, National Science Foundation i USA och Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samverkan med Chile. ALMA stöds av ESO åt dess medlemsländer, av NSF i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) och Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC) samt av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Koreas Institut för astronomi och rymdforskning (KASI).

Bygget och driften av ALMA leds av ESO för dess medlemsländers del, för Nordamerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som drivs av Associated Universities, Inc. (AUI), och för Ostasien av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) ger gemensam ledning och gemensam organisation för byggandet, driftsättningen och driften av ALMA.

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

●       Forskningsartikel i Nature

●       Foton på ALMA

Kontakter

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

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1513 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.