W dysku protoplanetarnym wokół młodej gwiazdy IRS 48 oddalonej od Układu Słonecznego o 444 lata świetlne w kierunku gwiazdozbioru Wężownika astronomowie wykryli sygnaturę eteru dimetylowego. Jest to największa molekuła zidentyfikowana do tej pory w dyskach gazu i pyłu, z których powstają planety. Odkrycie to może mieć ważne implikacje, bo molekuła ta może być budulcem dla innych cząsteczek organicznych, z których teoretycznie może powstać życie.
W wirującej wokół młodej gwiazdy IRS 48 (oznaczanej także jako Oph-IRS 48) chmurze gazu i pyłu naukowcy z Obserwatorium w Lejdzie w Holandii zidentyfikowali eter dimetylowy. Cząsteczka ta może być prekursorem innych cząsteczek organicznych. Potencjalnie wykryto też mrówczan metylu, to także cząsteczka organiczna - podobna do dimetyloeteru, która również może być budulcem większych molekuł organicznych.
Odkrycia te mogą mieć ważne implikacje dla naszego zrozumienia, w jaki sposób powstaje życie we Wszechświecie. Wyniki obserwacji ukazały się na łamach pisma „Astronomy & Astrophysics” (DOI: 10.1051/0004-6361/202142981).
Astronomowie już wcześniej obserwowali eter dimetylowy, ale w obłokach gwiazdotwórczych. Nigdy dotąd nie dostrzeżono tej molekuły w dyskach protoplanetarnych. Zarówno dimetyloeter, jak i mrówczan metylu, są prekursorami cząsteczek prebiotycznych, które mogą prowadzić do powstania życia. Badanie tego typu złożonych cząsteczek organicznych w rozwiniętych dyskach protoplanetarnych pozwoli lepiej zrozumieć, w jaki sposób trafiają one na planety.
Naukowcy dokonali detekcji eteru dimetylowego oraz przypuszczalnie mrówczanu metylu przy pomocy należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) obserwatorium ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) w Chile.
- Na podstawie tych wyników możemy dowiedzieć się więcej o pochodzeniu życia na naszej planecie, a tym samym uzyskać lepsze wyobrażenie o potencjale życia w innych układach planetarnych – mówi Nashanty Brunken z Obserwatorium w Lejdzie w Holandii. - To bardzo ekscytujące widzieć, jak te odkrycia układają się w szerszy obrazu - dodaje.
Eter dimetylowy jest najprostszym z eterów i nie jest rzadkością w kosmosie. W rzeczywistości jest to jedna z najliczniejszych molekuł wykrytych w regionach gwiazdotwórczych w przestrzeni międzygwiazdowej.
Uważa się, że podobne złożone cząsteczki organiczne powstają w zimnych obszarach gwiazdotwórczych, jeszcze zanim z gęstych obłoków pyłu wyłonią się gwiazdy. Badacze sądzą, że proste molekuły, takie jak tlenek węgla, przyklejają się do ziaren pyłu i tworzą warstwy lodu, które poddane są reakcjom chemicznym, tworząc jeszcze bardziej złożone molekuły.
Młoda gwiazda IRS 48 przykuła uwagę astronomów ze względu na asymetryczne cechy na dysku w kształcie półksiężyca, w których koncentrują się większe ziarna pyłu. Struktura ta, zwana „pyłową pułapką”, powstała prawdopodobnie w efekcie występowania pomiędzy młodą gwiazdą, a wspomnianą pułapką, nowej planety. W „pyłowej pułapce” większe drobinki pyłu mogą zbijać się w jeszcze większe grudki, ostatecznie tworząc ogromne obiekty - komety, asteroidy, a być może nawet planety.
Odkrycie „pyłowej pułapki” zostało szczegółowo opisane w badaniach z 2013 roku. W publikacji z ubiegłego roku uczeni ujawnili, że pułapka jest również bogata w lód, który zawiera złożone cząsteczki. Tak więc Brunken i jej zespół skierowali teleskopy obserwatorium ALMA na IRS 48, aby zobaczyć, co mogą wykryć.
Kiedy promieniowanie gwiazdy dociera do pułapki, powoduje sublimację lodu. Przy odpowiednio mocnym teleskopie można wykryć sygnatury zawartych w nim cząsteczek na podstawie widma. Ponieważ różne cząsteczki absorbują i ponownie emitują światło, generują unikalne cechy w widmie światła, które dociera do teleskopu.
Jak przyznali naukowcy z publikacji, cechy widma wykryte przez ALMA były zgodne z eterem dimetylowym. Ponadto uczeni dokonali potencjalnej detekcji mrówczanu metylu, prostego estru, który również jest elementem budulcowym cząsteczek organicznych.
- To naprawdę ekscytujące w końcu wykryć większe cząsteczki w dyskach protoplanetarnych. Przez pewien czas sądziliśmy, że ich obserwacja może nie być możliwa – mówi Alice Booth z Obserwatorium w Lejdzie. - Jeszcze bardziej ekscytującym jest fakt, że teraz wiemy, iż te większe, złożone molekuły mogą zasilać tworzące się w dysku planety. Nie było to wcześniej wiadome, ponieważ w większości systemów te molekuły są ukryte w lodzie - dodaje.
Obfitość eteru dimetylowego w regionach gwiazdotwórczych w połączeniu z tym odkryciem sugeruje, że molekuły te mogą również obficie występować w dyskach protoplanetarnych, a są one prekursorami cząsteczek prebiotycznych, jak aminokwasy i cukry, które z kolei są podstawowym budulcem życia.
Odkrycie to oznacza także, że możliwe jest prześledzenie ścieżki tych cząsteczek, od gwiezdnych żłobków po planety. - Jesteśmy zadowoleni, że możemy teraz zacząć śledzić całą podróż tych złożonych molekuł, od obłoków, które tworzą gwiazdy, po dyski tworzące planety i komety – mówi Nienke van der Marel z Obserwatorium w Lejdzie. - Mam nadzieję, że dzięki większej liczbie obserwacji zbliżymy się o krok do zrozumienia pochodzenia cząsteczek prebiotycznych w naszym Układzie Słonecznym - dodaje.
Źródło: ESO, Science Alert, fot. ESO/L. Calçada, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Pohl, van der Marel et al., Brunken et al. Na zdjęciu wizja artystyczna eteru dimetylowego w dysku protoplanetarnym wokół IRS 48.
