JWST märgib ioniseeritud molekuli, mis võib olla seotud elu tekkimisega – füüsikamaailm

JWST märgib ioniseeritud molekuli, mis võib olla seotud elu tekkimisega – füüsikamaailm

Ajatempel: 25. juuli 2023 9:05

Metüülkatioonid punktis d203-506
Tähtede moodustamise piirkond: JWST-i keskmise infrapuna instrumendi pilt näitab Orioni udukogu väikest piirkonda. Selle pildi keskel on d203-506, kus astronoomid on esimest korda d203-506 metüülkatioone vaadelnud. (Viisakalt: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) ja PDRs4All ERS meeskond)

Astronoomid on esimest korda täheldanud metüülkatioonide tunnuseid planeeti moodustaval kettal. Kasutades James Webbi kosmoseteleskoopi (JWST), meeskond juhtis Olivier Berné Toulouse'i ülikoolis on näidatud, et metüülkatioonid – keerulise orgaanilise keemia oluline eelkäija – tekivad läheduses asuvate massiivsete noorte tähtede intensiivses ultraviolettkiirguses.

1970. aastatel tegid astronoomid esimest korda ettepaneku, et metüülkatiooni molekul (CH3+) võib olla kosmose keerulise orgaanilise keemia peamine käivitaja – protsess, mis võib lõpuks viia elu tekkeni. Tõendid CH3+ ruumis võib viidata suuremate molekulide olemasolule – kuid siiani on tegurite kombinatsioon tähendanud, et CH3+ ei olnud täheldatud väljaspool päikesesüsteemi.

Peamine väljakutse, millega iooni vaadelda üritavad, on see, et CH3+ ei oma püsivat dipoolmomenti, mis muudab selle raadioteleskoopidele nähtamatuks. Teise võimalusena saab iooni tuvastada spektroskoopiliste joonte järgi, mille see infrapunakiirgusele jäljendab. Kuid Maa atmosfäär neeldub või hajutab neid lainepikkusi tugevalt, mistõttu on neid maapinnalt praktiliselt võimatu vaadata.

Noor punane kääbus

JWST on oma orbiidilt kõrgel Maa kohal tuvastanud selle spektroskoopilise tunnuse süsteemis nimega d203-506, mis asub Orioni udukogus 1350 valgusaasta kaugusel. Süsteem koosneb noorest punasest kääbustähest, mida ümbritseb planeeti moodustav ketas.

Kuna CH3+  oli nii tabamatu, et Berné meeskonnal oli raske signatuuri tuvastada, kuid lõpuks tuvastas meeskond selle esimese tähtedevahelise CH avastamisena.3+. "Meie avastus sai võimalikuks ainult seetõttu, et astronoomid, modelleerijad ja laborispektroskoopid ühendasid jõud, et mõista James Webbi täheldatud ainulaadseid omadusi," selgitab meeskonnaliige. Marie-Aline Martin-Drumel Pariisi-Saclay ülikoolis.

Tulemus on eriti põnev, kuna Orioni udukogu on täis noori massiivseid tähti, mis ujutavad d203-506 intensiivse ultraviolettkiirguse käes. Tuginedes meteoriitidest leitud keemilistele tunnustele, usuvad astronoomid nüüd laialdaselt, et planeedisüsteeme, nagu päikesesüsteem, pommitati kunagi sarnase kiirgustasemega. See kiirgus võis pärineda massiivsetest tähtedest, nagu need, mis tekkisid samast materjalipilvest, mis lõi Päikese. Need tohutud tähed põlesid siis juba mõne miljoni aasta pärast läbi.

Hävitav kiirgus

Kuigi intensiivne ultraviolettkiirgus kahjustab keerulisi orgaanilisi molekule, näitavad need viimased tulemused, et see võib anda metaani ioniseerimiseks vajalikku energiat, käivitades CH tootmise.3+. Veel üks huvitav leid oli d203-506 tuvastatud vee puudumine, mis võib olla seotud ka ultraviolettkiirguse kõrge tasemega.

"See näitab selgelt, et ultraviolettkiirgus võib protoplanetaarse ketta keemiat täielikult muuta," selgitab Berné. "See võib tegelikult mängida olulist rolli elu alguse keemilistes staadiumides, aidates toota CH-d3+ – midagi, mida on ehk varem alahinnatud.

See protsess võib hiljem, kui massiivsed tähed on läbi põlenud, võimaldada keerukamatel molekulidel tekkida. Sel hetkel võivad ioonid lõpuks moodustada aminohappeid, nukleotiide ja muid elutähtsaid molekulaarseid ehitusplokke.

Kokkuvõttes on tulemus oluline verstapost meie arusaamises tärkavate tähesüsteemide keemiast. "See CH avastamine3+ mitte ainult ei kinnita [JWST] uskumatut tundlikkust, vaid kinnitab ka CH oletatavat keskset tähtsust3+ tähtedevahelises keemias, ”ütleb Martin-Drumel. Kuna JWST jätkab taeva uurimist, loodab meeskond, et nende tulemus on alles sarnaste avastuste uue laine algus.

Uuringut kirjeldatakse artiklis loodus.

Ajatempel:

Veel alates Füüsika maailm