Lehdistötiedote

Monimutkaisia orgaanisia molekyylejä havaittu vauvatähtijärjestelmässä

Osoitus siitä, että elämän kemian rakennuspalikat ovat yleismaailmallisia

8. huhtikuuta 2015

Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa havainneet monimutkaisia orgaanisia molekyylejä, elämän rakennuspalikoita, nuorta tähteä ympäröivässä protoplanetaarisessa kiekossa. ALMA:lla (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) tehty havainto vahvistaa jälleen, että Maapallon ja Auringon synnyttäneet olosuhteet eivät ole ainutkertaisia maailmankaikkeudessa. Tulokset julkaistaan tiedelehti Naturessa 9. huhtikuuta 2015.

ALMA:n uudet havainnot paljastavat, että nuorta tähteä MWC 480 [1] ympäröivä protoplanetaarinen kiekko sisältää suuria määriä asetonitriilia (CH₃CN), joka on monimutkainen hiiliperustainen molekyyli. Tähden MWC 480 ympärillä on tarpeeksi asetonitriilia täyttämään kaikki Maapallon valtameret.

Sekä tätä molekyyliä että sen yksinkertaisempaa serkkua, sinihappoa (HCN) löydettiin tähden vast'ikään muodostuneen kiekon ulko-osista — alueesta, jonka tähtitieteilijät ajattelevat vastaavan Kuiperin vyöhykettä, omassa aurinkokunnassamme Neptunuksen kiertorataa kauempana sijaitsevaa jäisten planetesimaalien ja komeettojen valtakuntaa.

Komeetoissa on aurinkokunnan varhaisen kemian koskematon rekisteri planeettojen muodostumisen ajalta. Aurinkokunnan ulko-osien komeettojen ja asteroidien on ajateltu toimineen nuoren Maan veden ja orgaanisten molekyylien alkuperänä ja auttaneen alulle alkukantaisen elämän kehittymisen.

"Komeettojen ja asteroidien tutkimus on osoittanut, että Auringon ja planeetat synnyttäneessä kaasusumussa oli runsaasti vettä ja monimutkaisia orgaanisia yhdisteitä," huomauttaa Karin Öberg, Cambridgessa, Massachusettsissa, Yhdysvalloissa sijaitsevan Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicsin tähtitieteilijä ja uuden tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja.

"Meillä on nyt vieläkin parempaa todistusaineistoa siitä, että tätä samaa kemiaa on muualla maailmankaikkeudessa, alueilla, jotka saattavat mmuodostaa omamme kaltaisia aurinkokuntia." Tämä on erityisen kiehtovaa, Öberg huomauttaa, sillä tähdestä MWC 480 löytyneitä molekyylejä löydetään myös vastaavanlaisina keskittyminä aurinkokunnan komeetoissa.

Noin kaksi kertaa Auringon massainen MWC 480 sijaitsee 455 valovuoden etäisyydellä Härän tähtienmuodostusalueella. Sitä ympäröivä kiekko on hyvin varhaisessa kehitysvaiheessa, tiivistyttyään hiljattain kylmästä, pimeästä tomun ja kaasun sumusta. ALMA:n ja muiden teleskooppien tutkimuksin ei vielä ole havaittu selviä merkkejä planeettojen muodostumisesta siinä, vaikkakin korkeamman resoluution havainnot saattavat paljastaa samanikäistä HL Tauria vastaavia rakenteita.

Tähtitieteilijä ovat tienneet jo jonkin aikaa, että kylmät, pimeät tähtienväliset pilvet valmistavat hyvin tehokkaasti monimutkaisia orgaanisia molekyylejä, mukaanlukien syanideina tunnettu ryhmä molekyylejä. Syanidit ja niistä erityisesti asetonitriili ovat tärkeitä, koska ne sisältävät hiili-typpi -sidoksia, jotka ovat välttämättömiä proteiinien perustana ja elämän rakennusosasina toimivien aminohappojen muodostamiseksi.

Tähän mennessä on kuitenkin ollut epäselvää muodostuvatko ja selviytyvätkö nämä samat monimutkaiset orgaaniset molekyylit yleisesti hiljattain muodostuneiden aurinkokuntien suurienergiaisissa ympäristöissä, joissa shokit ja säteily voivat helposti rikkoa kemiallisia sidoksia.

Hyödyntämällä ALMA:n huomattavaa herkkyyttä [2] tähtitieteilijät voivat tuoreista havainnoista nähdä, että nämä molekyylit eivät vain selviä, vaan ne suorastaan kukoistavat.

On huomattavaa, että ALMA:n havaitsemat molekyylit ovat paljon yleisempiä kuin mitä löydetään tähtienvälisistä pilvistä. Tämä kertoo tähtitieteilijöille, että protoplanetaariset kiekot ovat hyvin tehokkaita muodostamaan monimutkaisia orgaanisia molekyylejä ja että ne kykenevät muodostamaan niitä suhteellisen lyhyessä ajassa [3].

Tämän järjestelmän jatkaessa kehittymistään tähtitieteilijät spekuloivat, että on todennäköistä, että komeettoihin ja muihin jäisiin kappaleisiin turvallisesti suljetut orgaaniset molekyylit kulkeutuvat elämää paljon paremmin ylläpitäviin ympäristöihin.

"Eksoplaneettojen tutkimuksesta tiedämme, että aurinkokunta ei ole ainutkertainen planeettojen lukumäärältään tai veden yleisyydeltään," päättää Öberg. "Nyt tiedämme, että emme ole ainutkertaisia orgaanisen kemiankaan kannalta. Olemme jälleen kerran oppineet, että me emme ole erityisiä. Maailmankaikkeuden elämän näkökulmasta tämä on hieno uutinen."

Lisähuomiot

[1] Tämä tähti on vain noin miljoonan vuoden ikäinen. Vertailun vuoksi Aurinko on yli neljän miljardin vuoden ikäinen. Nimi MWC 480 viittaa Mount Wilson Catalogin B- ja A-tähtiin, joilla on spektrissään kirkkaita vedyn viivoja.

[2] ALMA kykenee havaitsemaan himmeää millimetriaallonpituuksien säteilyä, jota avaruuden molekyylit lähettävät luonnostaan. Näitä kaikkein tuoreimpia havaintoja varten tähtitieteilijät käyttivät vain osaa ALMA:n 66 antennista teleskoopin ollessa matalan resoluution tilassa. Jatkotutkimukset tästä ja muista protoplanetaarisista kiekoista ALMA:n täydellä teholla tulevat paljastamaan lisää yksityiskohtia tähtien ja planeettojen kemian ja rakenteiden kehityksestä.

[3] Tämä nopea muodostuminen on välttämätöntä molekyylejä muutoin rikkovien voimien päihittämiseksi. Nämä molekyylit havaittiin lisäksi kiekon suhteellisen rauhallisessa osassa, noin 4.5—15 miljardia kilometriä keskustähdestä. Vaikka aurinkokunnassa tämä on hyvin suuri etäisyys, on se tähden MWC 480 mittakaavassa suoraan komeettojen muodostumisvyöhykkeessä.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "The Cometary Composition of a Protoplanetary Disk as Revealed by Complex Cyanides”, jonka kirjoittivat K.I. Öberg et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature 9. huhtikuuta 2015.

Tutkimusryhmään kuuluvat Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Viviana V. Guzmán (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Kenji Furuya (Leidenin observatorio, Leidenin yliopisto, Leiden, Alankomaat), Chunhua Qi (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Yuri Aikawa (Koben yliopisto, Kobe, Japani), Sean M. Andrews (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Ryan Loomis (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics) ja David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics).

Kansainvälinen tähtitieteen tutkimuslaitos Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) on ESO:n, US National Science Foundationin (NSF) ja Japanin National Institutes of Natural Sciencesin (NINS)  kumppanuushanke yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopan eteläinen observatorio (ESO) jäsenmaidensa puolesta, NSF yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa sekä Japanin kansalliset luonnontieteelliset instituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) ja Korea Astronomy and Space Science Instituten (KASI) kanssa.

ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu Naturessa
• Valokuvia ALMA:sta

Yhteystiedot

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

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

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media