eso1513pl — Komunikat naukowy

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

Kontakt

Krzysztof Czart
Centrum Astronomii UMK
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

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

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso1513

O komunikacie

Komunikat nr:eso1513pl
Nazwa:MWC 480
Typ:Unspecified : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2015Natur.520..198O

Zdjęcia

Artist impression of the protoplanetary disc surrounding the young star MWC 480
Artist impression of the protoplanetary disc surrounding the young star MWC 480
Po angielsku
The sky around the young star MWC 480
The sky around the young star MWC 480
Po angielsku

Filmy

Artist impression of the protoplanetary disc surrounding the young star MWC 480
Artist impression of the protoplanetary disc surrounding the young star MWC 480
Po angielsku

Zobacz też