Komunikat prasowy

ALMA znalazła składnik życia wokół niemowlęcej gwiazdy podobnej do Słońca

8 czerwca 2017

ALMA obserwowała gwiazdy takie jak Słońce, w bardzo wczesnym stadium ich formowania się i odnalazła ślady izocyjanianu metylu – chemicznego składnika życia. Jest to pierwsza w historii detekcja tej molekuły prebiotycznej w pobliżu protogwiazd typu słonecznego, takich z których wyewoluował nasz Układ Słoneczny. Odkrycie może pomóc astronomom w zrozumieniu w jaki sposób powstało życie na Ziemi.

Dwa zespoły badawcze astronomów wykorzystały moc Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile do wykrycia złożonej prebiotycznej molekuły organicznej: izocyjanianu metylu [1] w wielokrotnym systemie gwiazdowym IRAS 16293-2422. Pierwszym zespołem kierowali wspólnie Rafael Martín-Doménech z Centro de Astrobiología w Madrycie (Hiszpania) i Víctor M. Rivilla z INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri we Florencji (Włochy); a drugim Niels Ligterink z Leiden Observatory w Holandii i Audrey Coutens z University College London w Wielkiej Brytanii.

„Ten system gwiazdowy nadal daje odkrycia! Po odkryciu cukrów, znaleźliśmy teraz izocyjanian metylu. Ta rodzina molekuł organicznych bierze udział w syntezie peptydów i aminokwasóws, które z kolei w formie białek są podstawową bazą dla życia takiego jakie znamy” wyjaśnia Niels Ligterink i Audrey Coutens [2].

Możliwości ALMA pozwoliły obu grupom na obserwacje molekuły na kilku różnych, charakterystycznych długościach fali w widmie radiowym [3]. Znaleziono unikatowe chemiczne „odciski palców” widoczne w ciepłym, gęstym, wewnętrznym obszarze kokonu pyłu i gazu otaczającego młode gwiazdy w ich najwcześniejszych stadiach ewolucji. Każdy z zespołów zidentyfikował i wyizolował sygnatury złożonej molekuły organicznej: izocyjanianu metylu [4]. Następnie przy pomocy modelowania chemicznego na komputerze i eksperymentów laboratoryjnych spróbowano polepszyć naszą wiedzę o pochodzeniu tych molekuł [5].

IRAS 16293-2422 jest wielokrotnym systemem bardzo młodych gwiazd, oddalonym o około 400 lat świetlnych, w dużym obszarze gwiazdotwórczym o nazwie Rho Ophiuchi w gwiazdozbiorze Wężownika. Nowe wyniki z ALMA pokazują, że gaz izocyjanianu metylu otacza każdą z tych młodych gwiazd.

Ziemia i inne planety w Układzie Słonecznym powstały z materii pozostałej po uformowaniu się Słońca. Badania protogwiazd typu słonecznego mogą zatem otworzyć astronomom nowe okno na przeszłość i pozwolić na obserwacje warunków podobnych do tych, jakie doprowadziły do uformowania się naszego Układu Słonecznego ponad 4,5 miliarda lat temu.

Rafael Martín-Doménech i Víctor M. Rivilla, pierwsi autorzy jednej z publikacji, komentują: „Jesteśmy szczególnie zadowoleni z wyniku, ponieważ te protogwiazdy są bardzo podobne do Słońca w jego początkowym okresie życia, z wieloma warunkami, które dobrze odpowiadają planetom wielkości Ziemi w momencie ich powstawania. Szukając molekuł prebiotycznych możemy uzyskać kolejny element układanki w zrozumieniu w jaki sposób życie narodziło się na naszej planecie.”

Niels Ligterink komentuje dodatkowe wyniki laboratoryjne: „Oprócz wykrycia molekuł chcemy także zrozumieć w jaki sposób się uformowały. Nasze eksperymenty laboratoryjne pokazują, że izocyjanian metylu faktycznie może powstawać na lodowych cząstkach w bardzo zimnych warunkach, które są podobne do występujących w przestrzeni międzygwiazdowej. Implikuje to, że ta molekuła – a tym samym podstawa peptydu – może w rzeczywistości występować blisko większości nowych, młodych gwiazd typu słonecznego.”

Uwagi

[1] Złożone molekuły organiczne są zdefiniowane w astrochemii jako takie, które zawierają sześć lub więcej atomów, w których co najmniej jeden atom to węgiel. Izocyjanian metylu zawiera atomy węgla, wodoru, azotu i tlenu w chemicznej konfiguracji CH₃NCO. Ta bardzo toksyczna substancja była głównym powodem śmierci po tragicznym wypadku przemysłowym w Bhopal w 1984 r.

[2] System był wcześniej badany przez ALMA w 2012 r. Odkryto wtedy, że zawiera molekuły prostego cukru: glikoaldehydu, a także inne składniki życia.

[3] Zespół, którym kieruje Rafael Martín-Doménech, użył nowych i archiwalnych danych dotyczących protogwiazdy, uzyskanych w szerokim zakresie długości fali przez odbiorniki ALMA w pasmach 3, 4 i 6. Niels Ligterink wraz z kolegami użyli danych z ALMA Protostellar Interferometric Line Survey (PILS), w celu poznania chemicznej złożoności IRAS 16293-2422 poprzez obrazowanie  pełnego zakresu długości fali dostępnego dla ALMA w paśmie 7, w bardzo małych skalach, odpowiadających rozmiarowi Układu Słonecznego.

[4] Zespoły przeprowadziły analizy spektroskopowe światła protogwiazdy, aby ustalić składniki chemiczne. Ilość izocyjanianu metylu, którą wykryli – obfitość – względem wodoru molekularnego i innych pierwiastków jest porównywalna z wcześniejszymi detekcjami wokół dwóch bardzo masywnych protogwiazd (np. wewnątrz gorących, masywnych jąder obszarów molekularnych Orion KL i Sagittarius B2 North).

[5] Zespół Martín-Doménecha modelował chemicznie gazowe powstawanie ziaren izocyjanianu metylu. Obserwowane ilości tej molekuły mogą być wyjaśnione przez chemię na powierzchni ziaren pyłu w kosmosie, a następnie reakcje chemiczne w fazie gazowej. Co więcej, zespół Ligterinka pokazał, że molekuła może formować się w ekstremalnie zimnych temperaturach międzygwiazdowych, aż do 15 kelwinów (–258 stopnie Celsjusza). Dokonano tego dzięki eksperymentom kriogenicznym w bardzo wysokiej próżni w laboratorium w Leiden.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w dwóch artykułach: „First Detection of Methyl Isocyanate (CH₃NCO) in a solar-type Protostar”, R. Martín-Doménech et al. i „The ALMA-PILS survey: Detection of CH₃NCO toward the low-mass protostar IRAS 16293-2422 and laboratory constraints on its formation”, N. F. W. Ligterink et al.. Oba ukażą się w tym samym numerze Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Skład pierwszego zespołu badawczego: R. Martín-Doménech (Centro de Astrobiología, Hiszpania), V. M. Rivilla (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Włochy), I. Jiménez-Serra (Queen Mary University of London, Wielka Brytania), D. Quénard (Queen Mary University of London, Wielka Brytania), L. Testi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italy; ESO, Garching, Niemcy; Excellence Cluster “Universe”, Niemcy) oraz J. Martín-Pintado (Centro de Astrobiología, Hiszpania).

Skład drugiego zespołu badawczego: N. F. W. Ligterink (Sackler Laboratory for Astrophysics, Leiden Observatory, Holandia), A. Coutens (University College London, Wielka Brytania), V. Kofman (Sackler Laboratory for Astrophysics, Holandia), H. S. P. Müller (Universität zu Köln, Niemcy), R. T. Garrod (University of Virginia, USA), H. Calcutt (Niels Bohr Institute & Natural History Museum, Dania), S. F. Wampfler (Center for Space and Habitability, Szwajcaria), J. K. Jørgensen (Niels Bohr Institute & Natural History Museum, Dania), H. Linnartz (Sackler Laboratory for Astrophysics, Holandia) oraz E. F. van Dishoeck (Leiden Observatory, Holandia; Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Niemcy).

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 ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa: Martín-Doménech et al. 2017
• Publikacja naukowa: Ligterink et al. 2017
• Zdjęcia ALMA

Kontakt

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

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

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

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

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

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych