Teleskop Jamesa Webba (JWST) przeszedł do historii, wykrywając złożone cząsteczki organiczne (COM) zamrożone w pyle wokół młodej gwiazdy w Wielkim Obłoku Magellana (LMC), galaktyce znajdującej się poza naszą Drogą Mleczną. To odkrycie jest pierwszym odkryciem tych niezbędnych składników życia poza naszym galaktycznym sąsiedztwem.
LMC, galaktyka karłowata położona około 163 000 lat świetlnych od Ziemi, stanowi dla astronomów wyjątkowe laboratorium kosmiczne. Jest bogata w gaz i pył, ale zawiera mniej ciężkich pierwiastków w porównaniu do Drogi Mlecznej. Ta różnica w składzie może pomóc nam zrozumieć, jak chemia organiczna ewoluowała we wczesnych stadiach wszechświata.
Martha Sevilo i jej zespół z Uniwersytetu Maryland użyli potężnego instrumentu obserwacyjnego w średniej podczerwieni (MIRI) JWST, aby zajrzeć przez wirujące chmury wokół masywnej protogwiazdy ST6. W tym lodowatym środowisku cząsteczki takie jak aldehyd octowy, kwas octowy, etanol, metanol i metyloformamid zidentyfikowano jako pokrywy lodowe na ziarnach pyłu. Te SOM są nam znane na Ziemi; wykorzystujemy je w procesach przemysłowych lub znajdujemy w produktach codziennego użytku, takich jak kwas octowy (kwas octowy) i napoje alkoholowe (etanol i metanol). Ale ich znaczenie wykracza poza ich ziemskie zastosowania.
W skali kosmicznej cząsteczki te działają jako elementy składowe jeszcze bardziej złożonych struktur – „cząsteczek drugiej generacji” – niezbędnych do życia, jakie znamy, takich jak aminokwasy i składniki RNA. Znalezienie tych głównych składników zamrożonych w warstwach lodu wokół ST6 daje nam obraz najwcześniejszych etapów powstawania gwiazd i planet.
Patrząc na wczesną chemię
To odkrycie zmienia zasady gry, ponieważ wykrycie COM w stanie zamrożonym jest znacznie trudniejsze niż obserwowanie ich w postaci gazów. Chociaż gazowe SOM odkryto już wcześniej wokół młodych gwiazd, ich zamrożone odpowiedniki dostarczają cennych wskazówek na temat ewolucji chemii w tych embrionalnych żłobkach gwiazd.
Zanim rdzeń protogwiazdy znacznie się nagrzeje, temperatury oscylują w pobliżu zera absolutnego, umożliwiając złożonym cząsteczkom krystalizację na ziarnach pyłu, takich jak tafle lodu. Gdy rdzeń nagrzewa się, lód odparowuje (przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w gaz), uwalniając COM do dalszych reakcji chemicznych. Ta faza gazowa umożliwia syntezę jeszcze bardziej złożonych cząsteczek niezbędnych do życia – propan-1-olu, propynalu i ewentualnie aminokwasów.
Jednakże substancji tych nie wykryto jeszcze w pobliżu ST6. Obecność zamrożonych obiektów COM wokół tej protogwiazdy daje nam wgląd w pierwotną zupę, w której rodzą się gwiazdy, co wskazuje na stopniowe składanie się złożonych cząsteczek organicznych, które ostatecznie doprowadziły do powstania życia na naszej planecie.
Pytania otwarte: wyszukiwanie trwa
Chociaż zespół potwierdził kilka konkretnych SOM, ich analiza ujawniła również co najmniej czternaście niezidentyfikowanych linii absorpcyjnych w widmie ST6 – potencjalne sygnatury nieznanych cząsteczek. Wśród tych niewiadomych znajduje się aldehyd glikolowy, kluczowy prekursor rybozy, ważnego składnika RNA. Chociaż jest to obiecujące odkrycie, potrzebne są dalsze badania laboratoryjne, aby ostatecznie potwierdzić jego obecność.
„Prawdopodobnie w pokrywach lodowych wokół ST6 znajduje się więcej SOM” – podkreśla Sevilo, podkreślając ogromną skalę tej kosmicznej łamigłówki, która pozostaje do zbadania. „Nasze wyniki pokazują potrzebę przeprowadzenia większej liczby eksperymentów laboratoryjnych”.
To przełomowe odkrycie JWST otwiera nowy rozdział w naszym rozumieniu tego, jak elementy składowe życia wyłaniają się pośród chaosu narodzin gwiazd. LMC, ze swoim unikalnym środowiskiem chemicznym, staje się jeszcze ważniejszym miejscem do badania wczesnych etapów ewolucji organicznej i uzyskiwania informacji na temat czasu pojawienia się życia we wszechświecie.
