A James Webb Űrteleszkóp jégmolekulák közelmúltbeli megfigyelései segítenek a tudósoknak megérteni, hogyan alakulnak ki a lakható bolygók.
A James Webb Űrteleszkóp (JWST) segítségével a csillagászok megfigyelték és megmérték a valaha volt leghidegebb jeget egy csillagközi molekulafelhő legmélyebb részein. A Nature Astronomy folyóiratban megjelent új kutatás szerint a fagyott molekulák hőmérséklete mínusz 263 Celsius-fok.
A fagyott molekulákból, gázokból és porrészecskékből álló molekulafelhőkben születnek a csillagok és a bolygók – köztük a miénkhez hasonló lakható bolygók. Ebben a legújabb tanulmányban a tudósok csapata a JWST infravörös kameráját használta a Chameleon I nevű molekuláris felhő tanulmányozására, amely körülbelül 500 fényévnyire van a Földtől.
A sötét, hideg felhőben a csapat olyan fagyott molekulákat azonosított, mint a karbonil-kén, ammónia, metán, metanol stb. A kutatók szerint ezek a molekulák egy napon egy növekvő csillag forró magjának, és valószínűleg a jövőbeli exobolygóknak is részei lesznek. Tartalmazzák a lakható világok építőköveit is: szén, oxigén, hidrogén, nitrogén és kén – a COHNS néven ismert molekuláris koktél.
"Az eredmények betekintést engednek a jégképződés kezdeti, sötét kémiai szakaszába a csillagközi porszemcséken, amelyek centiméter méretű kavicsokká válnak, amelyekből bolygók keletkeznek" - mondta Melissa McClure, a tanulmány vezető szerzője, csillagász. . a hollandiai Leideni csillagvizsgálóban.
Poros óvoda
A csillagok és a bolygók molekuláris felhőkben képződnek, mint például az I. kaméleon. Évmilliók során a gáz, a jég és a por masszívabb szerkezetekké alakul. Néhány ilyen szerkezet felmelegszik, és fiatal csillagok magjaként alakul ki. Ahogy nőnek a csillagok, egyre több anyagot szívnak fel és felforrósodnak. A csillag kialakulása után a körülötte lévő gáz- és pormaradványok korongot alkotnak. Ez az anyag újra ütközni kezd, összetapad, és végül nagyobb testeket alkot. Egy napon ezek a klaszterek bolygókká válhatnak. Még az olyan lakhatóakat is, mint a miénk.
"Ezek a megfigyelések új ablakot nyitnak az élet építőkövei létrehozásához szükséges egyszerű és összetett molekulák kialakulásának útjai felé" - mondta McClure közleményében.
A Chameleon I molekulafelhő mélyén talált jégmolekulák jegyzéke
A Chameleon I molekulafelhő mélyén talált jégmolekulák jegyzéke. A grafikonok a James Webb Űrteleszkóp három műszerének spektrális adatait mutatják. A tudományos csapatnak az olyan egyszerű fagyok mellett, mint a víz, számos molekula fagyott formáját sikerült azonosítani, a szén-dioxidtól, ammóniától és metántól a legegyszerűbb összetett szerves molekuláig, a metanolig.
Az azonosított molekulákon kívül a csapat bizonyítékot talált a metanolnál összetettebb molekulákra (ezek az alsó panelen találhatók). Bár nem határozták meg egyértelműen ezeket a jeleket bizonyos molekulákra, először bizonyítja, hogy komplex molekulák képződnek a molekulafelhők jeges mélységében, mielőtt a csillagok születnének.
A felső három panel a háttércsillag fényességét mutatja a hullámhossz függvényében. Az alacsonyabb fényerő a jég és a molekulafelhőben lévő egyéb anyagok általi elnyelését jelzi. Az alsó panelen látható az optikai mélység, ami lényegében annak logaritmikus mértéke, hogy a háttércsillagból mennyi fényt nyelnek el a felhőjégek. A kevésbé elterjedt jégfajták gyengébb spektrális tulajdonságainak hangsúlyozására szolgál. [Köszönetnyilvánítás: NASA, ESA, CSA és J. Olmsted (STScI), K. Pontoppidan (STScI), N. Crouzet (Leiden Egyetem) és Z. Smith (Nyílt Egyetem)]
A JWST 2022 júliusában küldi el első képeit, és a tudósok jelenleg a 10 milliárd dolláros távcső műszereivel demonstrálják, milyen mérések lehetségesek. Az I. kaméleon molekuláinak azonosításához a kutatók a molekulafelhőn túli csillagok fényét használták. Amikor a fény felénk irányul, jellegzetesen elnyeli a felhőben lévő por és molekulák. Ezek az abszorpciós mintázatok összehasonlíthatók a laboratóriumi körülmények között megállapított ismert mintákkal.
A csapat összetettebb molekulákat is talált, amelyeket nem tudtak konkrétan azonosítani. A felfedezés azonban azt bizonyítja, hogy összetett molekulák keletkeznek a molekulafelhőkben, mielőtt a növekvő csillagok elnyelnék őket.
"Az összetett szerves molekulák, például a metanol és potenciálisan etanol azonosítása arra is utal, hogy sok csillag- és bolygórendszer, amely ebben a felhőben fejlődik, meglehetősen fejlett kémiai állapotban örököl majd molekulákat" - jegyezte meg Will Rocha, a tanulmány társszerzője a közleményben. csillagász a Leideni Obszervatóriumban.
Míg a csapat talált COHNS-t a hideg molekulalevesben, nem talált olyan magas molekulakoncentrációt, mint amilyenre az I. kaméleonhoz hasonló sűrű felhőben számítani lehetett. Még mindig nagy kérdés, hogy egy olyan lakható világ, mint a miénk, hogyan kapta meg a jeges COHNS-t. csillagászok. Az egyik elmélet szerint a COHNS-ek jeges üstökösökkel és aszteroidákkal való ütközések során kerültek a Földre.
"Ez csak az első a spektrális képek sorozatából, amelyen meg fogjuk látni, hogyan fejlődnek a jégrészecskék a kezdeti szintézisüktől a protoplanetáris korongok üstökösképző régióiig" - mondta McClure. „Ez megmondja nekünk, hogy a jeges részecskék melyik keveréke – és ezáltal mely elemek – kerülhet végül a földi exobolygók felszínére, vagy épülhet be óriás gáz- vagy jégbolygók légkörébe.”
Hivatkozás: McClure, MK, Rocha, WRM, Pontoppidan, KM et al. A JWST jégkorszaki leltár a sűrű molekuláris felhőjégekről. Nat Astron (2023). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01875-w
Forrás: A James Webb teleszkóp észlelte az ismert univerzum leghidegebb jegét – és ez tartalmazza az élet építőköveit, Live Science
Fotó: A James Webb Űrteleszkópról készült képen kékes molekuláris gázfelhő csillog a távoli csillagok fényében. Köszönetnyilvánítás: NASA, ESA, CSA és M. Zamani (ESA/Webb)
