eso1619is — Fréttatilkynning

Fyrsta mælingin á metýlalkóhóli í frumsólkerfisskífu

15. júní 2016

Lífræna sameindin metýl alkóhól (metanól) hefur fundist með Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) í frumsólkerfisskífunni í kringum stjörnuna TW Hydrae. Er þetta í fyrsta sinn sem metanól hefur fundist í ungri gas- og rykskífu þar sem reikistjörnur eru að verða til. Metanól er eina flókna lífræna sameindin sem fundist hefur í skífu af þessu tagi og má ótvírætt rekja til íss. Mælingarnar hjálpa stjörnufræðingnum að átta sig betur á þeim efnafræðilegu ferlum sem eiga sér stað þegar sólkerfi verða til og leiða að lokum til myndunar hráefna lífs.

Frumsólkerfiskífan í kringum stjörnuna TW Hydrae er nærtækasta dæmið við Jörðina um skífu af þessu tagi en hún er í aðeins 170 ljósára fjarlægð. Fyrir vikið er hún tilvalið viðfangsefni fyrir stjörnufræðinga til að rannsaka efnisskífur við stjörnur. Stjörnufræðingar telja að skífan líkist mjög sólkerfinu okkar eins og það leit út á mótunarárum sínum fyrir rúmlega fjórum milljörðum ára.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er öflugasta stjörnustöð heims til að rannsaka efnasamsetningu og dreifingu kalds gass í nálægum skífum. Hópur stjörnufræðinga undir forystu Catherine Walsh (Leiden Observatory í Hollandi) nýtti sér það til að rannsaka efnauppbyggingu skífunnar við TW Hydrae.

Mælingar ALMA leiddu í fyrsta sinn í ljós metýlakóhól, eða metanóls (CH3OH), í frumsólkerfisskífu. Metanól, úrefni metans, er ein stærsta flókna lífræna sameindin sem fundist hefur í skífum til þessa. Mælingar á henni marka þáttaskil í skilningi okkar á því hvernig lífrænar sameindir geta borist til reikistjarna sem síðar verða til.

Metanól er þar að auki byggingarefni mun flóknari forlífrænna efnasambanda á borð við amínósýrur. Fyrir vikið leikur metanól lykilhlutverk í að skapa þær lífefnafræðilegu aðstæður sem líf krefst.

„Að geta mælt metanólið í frumsólkerfisskífu sýnir vel einstaka getu ALMA til að finna uppsprettur lífrænna sameinda í skífum. Mælingarnar gera okkur líka kleift að sjá hvar flókin efnafræði hefur átt sér við ungar stjörnu sem svipar til sólarinnar okkar,“ segir Catherine Walsh, aðalhöfundur greinar um rannsóknina.

Metanól á gasformi í frumsólkerfisskífu gegni einstaklega mikilvægu hlutverkí stjarnefnafræði. Aðrar gerðir lífrænna sameinda sem fundist hafa í geimnum hingað til hafa orðið til við efnafræðileg ferli gass, eða blöndu gass og fastra efna. Metanól er hins vegar flókin lífræn sameind sem myndast eingöngu í ísfasa við efnahvörf á yfirborði rykagna.

ALMA gerði stjörnufræðingum ennfremur kleift að kortleggja hvar metanól á gasformi er að finna í TW Hydrae skífunni. Í ljós kom hringlaga mynstur en einnig barst mikil útgeislun metanóls frá svæði sem er nálægt stjörnunni í miðjunni [1].

Mæling á metanóli í gasfasa og upplýsingar um dreifingu þess bendir til þess að metanólið hafi myndast á ísögnum í skífunni en síðan losnað af þeim sem gas. Mælingarnar hjálpa til við að útskýra ráðgátuna um fasaskipti metanóls úr ís í gas [2] sem og efnafræðileg ferli í stjarneðlisfræðilegu umhverfi [3].

„Metanól í gasformi í skífunni bendir ótvírætt til ríkulegrar lífrænnar efnafræði á fyrstu myndunarstigum stjarna og reikistjarna. Niðurstöðurnar auka skilning okkar á því hvernig lífræn efni safnast saman í mjög ungum sólkerfum,“ sagði Ryan A. Loomis, meðhöfundur greinarinnar um rannsóknina.

Þessi vel heppnaða mæling á metanóli í köldum gasfasa í frumsólkerfisskífu þýðir að nú er hægt að rannsaka efnafræðileg ferli í ís í skífum. Það riður brautina fyrir frekari rannsóknir á flókinni lífrænni efnafræði þar sem sólkerfi eru að myndast. Leitin að lífvænlegum reikistjörnum hefur nú fengið aðgang að nýju og öflugu tæki.

Skýringar

[1] Gögnin frá ALMA benda til þess að hringur úr metanóli sé í milli 30 og 100 stjarnfræðieininga fjarlægð frá stjörnunni. Fjarlægðin styður þá tilgátu að meginhluti íss í skífunni sé aðallega á stærri (allt að millimetri á stærð) rykögnum í innan við 50 stjarnfræðieininga fjarlægð frá stjörnunni sem gæti hafa losnað úr gasinu og rekið inn í átt að stjörnunni.

[2] Rannsóknarteymið færir rök fyrir því í rannsókninni að önnur ferli fremur en varmafrásog (þegar metanólið losnar við hærra hitastig en þurrgufunarhitastigið) útskýri tilurð metanólsins, þar á meðal hvarfgjarnt frásog og ljósfrásog af völdum útfjólublás ljóss. Nákvæmari mælingar ALMA myndu hjálpa til við að sýna hvaða sviðsmynd passar best.

[3] Til að skilja efnafræði reikistjarna í mótun er nauðsynlegt að þekkja efnafræðilegan fjölbreytileika í skífunni og staðsetningu snælína í henni. Snælínurnar marka svæðin þar sem tiltekin reikul efni frjósa á rykagnir. Mælingar á metanóli í kaldari svæðum skífunnar sýna að það getur losnað af ögnum við hitastig sem er mun lægra en þurrgufunarhitastigið sem þar til að hrinda af stað varmafrásogi.

Frekari upplýsingar

Greint er frá þessari rannsókn í greininni „First detection of gas-phase methanol in a protoplanetary disk“, eftir Catherine Walsh o.fl., sem birtist í Astrophysical Journal, hefti 823, númer 1.

Í rannsóknarteyminu eru Catherine Walsh (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), Ryan A. Loomis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Mihkel Kama (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), Merel L. R. van't Hoff (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), Tom J. Millar (School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Belfast, UK), Yuri Aikawa (Center for Computational Sciences, University of Tsukuba, Tsukuba, Japan), Eric Herbst (Departments of Chemistry and Astronomy, University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA), Susanna L. Widicus Weaver (Department of Chemistry, Emory University, Atlanta, Georgia, USA) og Hideko Nomura (Department of Earth and Planetary Science, Tokyo Institute of Technology, Tokyo, Japan).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), alþjóðleg stjörnustöð, er samstarfsverkefni ESO, National Science Foundation (NSF) í Bandaríkjunum og National Institutes of Natural Sciences (NINS) í Japan, í samvinnu við Chile. ALMA er fjármögnuð af ESO fyrir hönd aðildarríkja þess, af NSF í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og NINS í samvinnu við Academia Sinica (AS) í Taívan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd aðildarríkjanna en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Catherine Walsh
Leiden Observatory
Leiden University, The Netherlands
Sími: +31 71527 ext 6287
Tölvupóstur: cwalsh@strw.leidenuniv.nl

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

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1619.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1619is
Nafn:TW Hydrae
Tegund:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2016ApJ...823L..10W

Myndir

Artist’s impression of the disc around the young star TW Hydrae
Artist’s impression of the disc around the young star TW Hydrae
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of the disc around the young star TW Hydrae
Artist’s impression of the disc around the young star TW Hydrae
texti aðeins á ensku
ALMA image of the disc around the young star TW Hydrae
ALMA image of the disc around the young star TW Hydrae
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Artist’s impression of the disc around the young star TW Hydrae
Artist’s impression of the disc around the young star TW Hydrae
texti aðeins á ensku
Methanol around the young star TW Hydrae
Methanol around the young star TW Hydrae
texti aðeins á ensku

Sjá einnig