Lehdistötiedote

ALMA löysi elämän raaka-aineita nuorten, Auringon kaltaisten tähtien ympäriltä

8. kesäkuuta 2017

ALMA on havainnut Auringon kaltaisia tähtiä hyvin varhaisessa vaiheessa niiden kehitystä ja löytänyt jälkiä metyyli-isosyanaatista, joka on elämän kemiallinen rakennusosanen. Tämä on kautta aikojen ensimmäinen havainto tästä prebioottisesta molekyylistä lähellä Auringon kaltaisia prototähtiä, joiden kaltaisista omakin aurinkokuntamme kehittyi. Löytö saattaa auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään kuinka elämä kehittyi Maapallolle.

Kaksi tähtitieteilijäryhmää on valjastanut Chilessä sijaitsevan ALMA-teleskoopin tehokkuuden havaitsemaan monimutkaista orgaanista, prebioottista metyyli-isosyanaatti -molekyyliä [1] usean tähden järjestelmässä IRAS 16293-2422. Yhtä tutkimusryhmää johtavat Rafael Martín-Doménech (Centro de Astrobiología, Madrid, Espanja) ja Víctor M. Rivilla (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italia) sekä toista ryhmää Niels Ligterink (Leidenin observatorio, Alankomaat) ja Audrey Coutens (University College London, Iso-Britannia).

"Tämä tähtijärjestelmä vain antaa antamistaan! Sokerilöydön jälkeen olemme nyt löytäneet metyyli-isosyanaattia. Tämä orgaanisten molekyylien perhe osallistuu peptidien ja aminohappojen synteesiin. Nämä puolestaan, proteiinien muodossa ovat tuntemamme elämän biologinen perusta," selittävät Niels Ligterink ja Audrey Coutens [2].

ALMA:n tehokkuuden ansiosta molemmat tutkimusryhmät ovat kyenneet havaitsemaan molekyylejä usealla erilaisella ja tyypillisellä aallonpituudella kautta koko radiospektrin [3]. He löysivät ainutkertaiset kemialliset sormenjäljet nuoria tähtiä niiden kehityksen varhaisimmissa vaiheissa ympäröivien tomu- ja kaasukoteloiden lämpimistä ja tiheistä sisäosista. Kumpikin tutkimusryhmä tunnisti ja eristi monimutkaisen orgaanisen metyyli-isosyanaatti -molekyylin tunnusmerkit [4]. Sitten he jatkoivat työtä kemiallisilla tietokonemalleilla ja laboratoriokokeilla parantaakseen ymmärtämystämme molekyylin alkuperästä [5].

IRAS 16293-2422 on usean, hyvin nuoren tähden järjestelmä noin 400 valovuoden etäisyydellä suuressa Rho Ophiuchi -nimisessä tähtienmuodostusalueessa Käärmeenkantajan (Ophiuchus) tähdistössä. ALMA:n uudet tulokset osoittavat, että metyyli-isosyanaattikaasu ympäröi kaikkia näitä nuoria tähtiä.

Maapallo ja muut aurinkokuntamme planeetat muodostuivat Auringon muodostumisen jälkeensä jättämästä materiasta. Auringon kaltaisten prototähtien tutkimuksella voimme siten avata tähtitieteilijöille ikkunan muinaisuuteen, minkä ansiosta he voivat havaita samankaltaisia olosuhteita kuin oman aurinkokuntamme muodostumiseen johtaneet yli 4.5 miljardia vuotta sitten.

Rafael Martín-Doménech ja Víctor M. Rivilla, toisen tutkimusjulkaisun pääkirjoittajat, kommentoivat: "Me olemme erityisen innostuneita tuloksista, koska nämä prototähdet ovat hyvin samankaltaisia kuin Aurinko oli elämänsä alussa ja niiden olosuhteet sopivat hyvin maankaltaisten planeettojen muodostumiseen. Tämän tutkimuksen löytämillä prebioottisilla molekyyleillä saattaa olla merkitystä ratkaistaessa kysymystä siitä kuinka elämä syntyi omalla planeetallemme."

Niels Ligterink on ilahtunut tuloksia tukevista laboratoriokokeiden tuloksista: "Molekyylien löytämisen lisäksi me haluamme myös ymmärtää kuinka ne muodostuivat. Meidän laboratoriokokeemme osoittavat, että metyyli-isosyanaatti voi hyvin kehittyä tähtienvälisen avaruuden kaltaisten hyvin kylmien olosuhteiden jäähiukkasilla. Tämä antaa ymmärtää, että tämä molekyyli — ja siten peptidisidosten perusta — on todellakin luultavimmin löydettävissä useimpien uusien Auringon kaltaisten tähtien ympäristöstä."

Lisähuomiot

[1] Monimutkainen orgaaninen molekyyli määritellään astrokemiassa koostuvaksi vähintään kuudesta atomista, joista vähintään yksi on hiiliatomi. Metyyli-isosyanaatti koostuu hiili-, vety-, typpi- ja happiatomeista, joiden kemiallinen rakenne on CH3NCO. Tämä hyvin myrkyllinen aine oli pääsyy Bhopalin traagisen teollisuusonnettomuuden aiheuttamiin kuolemiin vuonna 1984.

[2] ALMA tutki järjestelmää edellisen kerran vuonna 2012 ja löysi siitä yksinkertaisia glykolialdehydin sokerimolekyylejä, jotka ovat myös elämän raaka-aine.

[3] Rafael Martín-Doménechin johtama tutkimusryhmä käytti prototähdestä havaittua uutta ja arkistoaineistoa, jotka oli otettu kautta laajan aallonpituusalueen ALMA:n vastaanotinalueilla 3, 4 ja 6. Niels Ligterink ja hänen yhteistyökumppaninsa käyttivät aineistoa ALMA:n PILS-kartoituksesta (Protostellar Interferometric Line Survey), joka pyrkii kartoittamaan kauttaaltaan ALMA:n vastaanotinalueen 7 kattaman aallonpituusalueen hyvin pienessä mittakaavassa, joka on verrannollinen oman aurinkokuntamme kokoon.

[4] Tutkimusryhmät suorittivat spektroskopisen analyysin prototähden valosta määrittääkseen sen kemiallisen koostumuksen. Heidän löytämänsä metyyli-isosyanaatin määrä suhteessa molekylaariseen vetyyn ja muihin vähäisen ainemäärän aineisiin on verrannollinen aikaisempiin havaintoihin kahden suurimassaisen prototähden ympärillä eli Orion KL:n ja pohjoisen Sagittarius B2:n massivisten, kuumien molekyyliytimien sisällä.

[5] Martín-Doménechin tutkimusryhmä mallinsi kemiallisesti metyyli-isosyanaatin kaasu-hiukkas-muodostusta. Molekyylin havaittu määrä voidaan selittää avaruudessa olevien tomuhiukkasten pinnalla vallitsevalla kemialla, joka on seurausta kemiallisista reaktioista kaasufaasissa. Lisäksi Ligterinkin tutkimusryhmä osoitti, että molekyyli voi muodostua äärimmäisen kylmissä tähtienvälisissä lämpötiloissa – jopa 15 Kelviniä (–258 astetta Celsiusta) – käyttäen kryogeenisiä ultratyhjiökokeita Leidenin laboratoriossaan.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty kahdessa tutkimusjulkaisussa: “First Detection of Methyl Isocyanate (CH3NCO) in a solar-type Protostar”, jonka kirjoittivat R. Martín-Doménech et al. sekä “The ALMA-PILS survey: Detection of CH3NCO toward the low-mass protostar IRAS 16293-2422 and laboratory constraints on its formation”, jonka kirjoittivat N. F. W. Ligterink et al. Molemmat julkaisut ilmestyvät julkaisusarjan Monthly Notices of the Royal Astronomical Society samassa numerossa.

Yhteen tutkimusryhmään kuuluvat R. Martín-Doménech (Centro de Astrobiología, Espanja), V. M. Rivilla (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), I. Jiménez-Serra (Queen Mary University of London, Iso-Britannia), D. Quénard (Queen Mary University of London, Iso-Britannia), L. Testi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia; ESO, Garching, Saksa; Excellence Cluster “Universe”, Saksa) ja J. Martín-Pintado (Centro de Astrobiología, Espanja).

Toiseen tutkimusryhmään kuuluvat N. F. W. Ligterink (Sackler Laboratory for Astrophysics, Leidenin observatorio, Alankomaat), A. Coutens (University College London, Iso-Britannia), V. Kofman (Sackler Laboratory for Astrophysics, Alankomaat), H. S. P. Müller (Universität zu Köln, Saksa), R. T. Garrod (University of Virginia, USA), H. Calcutt (Niels Bohr Institute & Natural History Museum, Tanska), S. F. Wampfler (Center for Space and Habitability, Sveitsi), J. K. Jørgensen (Niels Bohr Institute & Natural History Museum, Tanska), H. Linnartz (Sackler Laboratory for Astrophysics, Alankomaat) ja E. F. van Dishoeck (Leidenin observatorio, Alankomaat; Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Saksa).

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 ELT -teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu: Martín-Doménech et al. 2017
• Tutkimusjulkaisu: Ligterink et al. 2017
• Valokuvia ALMA:sta

Yhteystiedot

Rafael Martín-Doménech
Centro de Astrobiología
Madrid, Spain
Sähköposti: rmartin@cab.inta-csic.es

Victor Rivilla
INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri
Italy
Sähköposti: rivilla@arcetri.astro.it

Audrey Coutens
Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux
France
Sähköposti: audrey.coutens@u-bordeaux.fr

Niels Ligterink
Sackler Laboratory for Astrophysics, Leiden Observatory
Netherlands
Puh.: +31 (0) 71 527 5844
Sähköposti: ligterink@strw.leidenuniv.nl

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