JWST مولکول یونیزه شده ای را که می تواند در پیدایش حیات نقش داشته باشد را شناسایی می کند - دنیای فیزیک

JWST مولکول یونیزه شده ای را که می تواند در پیدایش حیات نقش داشته باشد را شناسایی می کند - دنیای فیزیک

تمبر زمان: 25 ژوئیه 2023، 9:05 صبح

کاتیون های متیل در d203-506
ناحیه تشکیل ستاره: تصویر از ابزار فروسرخ میانی JWST ناحیه کوچکی از سحابی شکارچی را نشان می دهد. در مرکز این تصویر d203-506 قرار دارد، جایی که ستاره شناسان کاتیون های متیل را برای اولین بار در d203-506 مشاهده کردند. (با احترام: ESA/Webb، NASA، CSA، M. Zamani (ESA/Webb)، و تیم PDRs4All ERS)

برای اولین بار، ستاره شناسان امضای کاتیون های متیل را در یک دیسک تشکیل دهنده سیاره مشاهده کردند. با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، تیمی به رهبری اولیویه برنه در دانشگاه تولوز نشان داده است که کاتیون‌های متیل - یک پیش‌ساز مهم برای شیمی آلی پیچیده - در تشعشعات شدید فرابنفش ساطع شده از ستاره‌های جوان پرجرم در اطراف تشکیل می‌شوند.

در دهه 1970، ستاره شناسان برای اولین بار پیشنهاد کردند که مولکول کاتیون متیل (CH3+) می تواند یک محرک کلیدی برای شیمی آلی پیچیده در فضا باشد - فرآیندی که در نهایت می تواند به پیدایش حیات منجر شود. شواهد CH3+ در فضا می تواند به حضور مولکول های بزرگتر اشاره کند - اما تاکنون ترکیبی از عوامل به این معنی بوده است که CH3+ خارج از منظومه شمسی مشاهده نشده بود.

چالش اصلی کسانی که سعی در مشاهده یون دارند این است که CH3+ گشتاور دوقطبی دائمی ندارد که آن را برای تلسکوپ های رادیویی نامرئی می کند. روش دیگر، یون را می توان از خطوط طیف سنجی که بر روی تابش مادون قرمز نشان می دهد، شناسایی کرد. با این حال، این طول موج ها به شدت توسط جو زمین جذب یا پراکنده می شوند و عملاً مشاهده آنها از زمین را غیرممکن می کند.

کوتوله قرمز جوان

JWST از مدار خود در بالای زمین، اکنون این امضای طیف‌سنجی را در سیستمی به نام d203-506 که در فاصله 1350 سال نوری از ما در سحابی شکارچی قرار دارد، شناسایی کرده است. این منظومه شامل یک ستاره کوتوله قرمز جوان است که توسط یک دیسک تشکیل دهنده سیاره احاطه شده است.

زیرا CH3+  به قدری گریزان بود، تیم برنه برای شناسایی امضای آن تلاش کرد، اما تیم در نهایت آن را به عنوان اولین کشف CH بین ستاره‌ای شناسایی کرد.3+. یکی از اعضای تیم توضیح می‌دهد: «اکتشاف ما تنها به این دلیل امکان‌پذیر شد که ستاره‌شناسان، مدل‌سازان و طیف‌نگارهای آزمایشگاهی برای درک ویژگی‌های منحصربه‌فرد مشاهده‌شده توسط جیمز وب، نیروهای خود را ملحق کردند. ماری-آلین مارتین-درومل در دانشگاه پاریس ساکلی

نتیجه به ویژه جذاب است زیرا سحابی شکارچی مملو از ستارگان جوان و پرجرم است که d203-506 را در تابش شدید فرابنفش غوطه ور می کنند. بر اساس نشانه های شیمیایی یافت شده در شهاب سنگ ها، اخترشناسان اکنون به طور گسترده بر این باورند که منظومه های سیاره ای مانند منظومه شمسی زمانی با سطوح مشابهی از تابش بمباران شده اند. این تشعشع ممکن است از ستارگان پرجرم منشأ گرفته باشد، مانند ستاره هایی که از همان ابری از مواد تشکیل شده اند که خورشید را ایجاد کرده اند. این ستارگان عظیم پس از تنها چند میلیون سال سوختند.

تشعشعات مخرب

اگرچه اشعه ماوراء بنفش شدید برای مولکول‌های آلی پیچیده مخرب است، اما این نتایج نشان می‌دهد که می‌تواند انرژی مورد نیاز برای یونیزه کردن متان را فراهم کند و باعث تولید CH شود.3+. یکی دیگر از یافته های جالب کمبود آب در d203-506 بود - که می تواند به سطوح بالای اشعه ماوراء بنفش نیز مرتبط باشد.

برنه توضیح می دهد: «این به وضوح نشان می دهد که تابش فرابنفش می تواند به طور کامل شیمی یک دیسک پیش سیاره ای را تغییر دهد. در واقع ممکن است با کمک به تولید CH نقش مهمی در مراحل اولیه شیمیایی پیدایش حیات داشته باشد.3+ – چیزی که شاید قبلاً دست کم گرفته شده بود.»

این فرآیند می‌تواند به مولکول‌های پیچیده‌تر کمک کند تا بعداً، پس از سوختن ستارگان عظیم، ظاهر شوند. در این مرحله یون‌ها در نهایت می‌توانند اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها و دیگر بلوک‌های ساختمانی مولکولی کلیدی زندگی را تشکیل دهند.

در مجموع، نتیجه یک نقطه عطف کلیدی در درک ما از شیمی منظومه های ستاره ای در حال ظهور است. «این تشخیص CH3+ نه تنها حساسیت باورنکردنی [JWST] را تأیید می کند، بلکه اهمیت مرکزی فرضی CH را نیز تأیید می کند.3+ مارتین-درومل می گوید در شیمی بین ستاره ای. همانطور که JWST به اکتشاف خود در آسمان ادامه می دهد، تیم امیدوار است که نتیجه آنها فقط شروع موج جدیدی از اکتشافات مشابه باشد.

تحقیق در شرح داده شده است طبیعت.

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک