Komunikat prasowy

ALMA i Rosetta wykryły w kosmosie freon-40

Koniec nadziei, że ta molekuła może być wskaźnikiem życia

2 października 2017

Obserwacje wykonane przy pomocy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i prowadzonej przez ESA misji Rosetta, ujawniły występowanie organicznego halonowego gazu freonu-40 wokół gwiazdy i wokół komety. Halony powstają na Ziemi w procesach organicznych. Jest to pierwsze ich wykrycie w przestrzeni międzygwiazdowej. Odkrycie sugeruje, że halony organiczne mogą nie być dobrymi wskaźnikami życia, jak do tej pory miano nadzieję, ale za to mogą być istotnym składnikiem materii, z której formują się planety. Wyniki badań, które ukażą się w czasopiśmie „Nature Astronomy”, uwypuklają wyzwania jakie są w poszukiwaniach molekuł, które mogą być wskaźnikami życia poza Ziemią.

Korzystając z danych zebranych przez ALMA w Chile i instrument ROSINA w ramach misji Rosetta, zespół astronomów znalazł nikłe ślady składnika chemicznego freon-40 (CH₃Cl), znanego także jako chlorek metylu albo chlorometan, wokół zarówno niemowlęcego systemu gwiazdowego IRAS 16293-2422 [1], około 400 lat świetlnych od nas, jak i w pobliżu słynnej komety 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) w naszym własnym Układzie Słonecznym. Nowe obserwacje ALMA są pierwszą w historii detekcją halonów w przestrzeni międzygwiazdowej [2].

Halony organiczne obejmują halony, takie jak chlor i fluor, związane z węglem i czasem z innymi pierwiastkami. Na Ziemi składniki te są tworzone przez niektóre procesy biologiczne – w szerokim zakresie organizmów, od ludzi do grzybów – a także w procesach przemysłowych, takich jak produkcja farb i lekarstw [3].

Nowe odkrycie jednego z tego typu składników, freonu-40, w miejscu, które musi poprzedzać pochodzenie życia, może być uważane za rozczarowanie, gdy wcześniejsze badania sugerowały, że te cząsteczki mogą być wskaźnikiem istnienia życia.

„Znalezienie halonu organicznego, jakim jest freon-40, w pobliżu młodej, podobnej do Słońca gwiazdy, było niespodzianką” powiedziała Edith Fayolle, naukowiec z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts w USA, pierwsza autorka publikacji. „Po prostu nie przewidywaliśmy jej powstawania i zaskoczyło nas odnalezienie tak znacznej koncentracji tego związku. Teraz jest jasne, że cząsteczki te łatwo formują się w gwiezdnych matecznikach, co dostarczyło informacji o chemicznej ewolucji systemów planetarnych, w tym naszego własnego.”

Badania egzoplanet wyszły już poza samo ich odnajdywanie — znanych jest już ponad 3000 planet pozasłonecznych — do etapu poszukiwania chemicznych oznak, które mogą zdradzać potencjalną obecność życia. Kluczowym krokiem jest ustalenie, które cząsteczki mogą być takimi wskaźnikami, ale znalezienie wiarygodnego wskaźnika jest zawiłym procesem.

„Odkrycie przez ALMA halonów organicznych w ośrodku międzygwiazdowym mówi nam także coś o początkowych warunkach chemii organicznej na planetach. Chemia ta jest ważnym etapem odnośnie pochodzenia życia” dodaje Karin Öberg, współautorka badań. „Opierając się na naszym odkryciu, halony organiczne są prawdopodobnym składnikiem tzw. ‘pierwotnej zupy’, zarówno na młodej Ziemi, jak i na powstających egzoplanetach skalistych.”

Sugeruje to, że astronomowie mogli podchodzić do sprawy w niewłaściwy sposób: zamiast być wskaźnikiem istnienia życia, halony organiczne mogą być ważnym elementem w słabo zrozumianej chemii dotyczącej pochodzenia życia.

Współautor Jes Jørgensen z Niels Bohr Institute na University of Copenhagen dodaje: „Ten wynik pokazuje moc ALMA w wykrywaniu cząsteczek interesujących astrobiologiczne wokół młodych gwiazd, w skalach, w których mogą formować się planety. Używając ALMA znaleźliśmy wcześniej prekursory cukrów i aminokwasów wokół innych gwiazd. Dodatkowe odkrycie freonu-40 wokół komety 67P/C-G wzmacia związki pomiędzy prebiologiczną chemią odległych protogwiazd, a naszym własnym Układem Słoneczny.”

Astronomowie porównali także względne ilości freonu-40, który zawiera różne izotopy chloru. Okazało się, że w przypadku niemowlęcego systemu gwiazdowego i komety są to podobne obfitości. Wspiera to ideę, że młody system planetarny może odziedziczyć skład chemiczny swojego macierzystego obłoku gwiazdotwórczego i otwiera możliwość, że halony organiczne mogły przybyć na planety w młodych systemach podczas powstawania planet lub przez uderzenia komet.

„Nasze wyniki pokazują, że ciągle mamy dużo do nauczenia się na temat powstawania halonów organicznych” podsumowuje Fayolle. „Trzeba wykonać dalsze poszukiwania tych związków wokół innych protogwiazd i komet, aby móc odpowiedzieć na te pytania.”

Uwagi

[1] Ta protogwiazda jest układem podwójnym otoczonym przez obłok molekularny w obszarze gwiazdotwórczym Rho Ophiuchi, co czyni ją świetnym celem do obserwacji milimetrowych/submilimetrowych prowadzonych przez ALMA.

[2] Wykorzystano dane z przeglądu ALMA Protostellar Interferometric Line Survey (PILS), którego celem jest wykonanie mapy chemicznej złożoności IRAS 16293-2422 poprzez uzyskanie obrazów w pełnym zakresie długości fali, który obejmuje ALMA w oknie atmosferycznym 0,8 milimetra, w bardzo małych skalach, odpowiadających rozmiarowi Układu Słonecznego.

[3] Freony były powszechnie używane jako czynniki chłodnicze, ale obecnie są zakazane, ponieważ mają destrukcyjny wpływ na ochronną warstwę ozonową Ziemi.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „Protostellar and Cometary Detections of Organohalogens”, E. Fayolle et al., który ukaże się 2 października 2017 r. w Nature Astronomy.

Skład zespołu badawczego: Edith C. Fayolle (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA),  Jes K. Jørgensen (University of Copenhagen, Dania), Kathrin Altwegg (University of Bern, Szwajcaria),  Hannah Calcutt (University of Copenhagen, Dania), Holger S. P. Müller (Universität zu Köln, Niemcy), Martin Rubin (University of Bern, Szwajcaria), Matthijs H. D. van der Wiel (The Netherlands Institute for Radio Astronomy, Holandia), Per Bjerkeli (Onsala Space Observatory, Szwecja), Tyler L. Bourke (Jodrell Bank Observatory, Wielka Brytania), Audrey Coutens (University College London, Wielka Brytania), Ewine F. van Dishoeck (Leiden University, Holandia; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Niemcy), Maria N. Drozdovskaya (University of Bern, Szwajcaria), Robin T. Garrod (University of Virginia, USA), Niels F. W. Ligterink (Leiden University, Holandia), Magnus V. Persson (Onsala Space Observatory, Szwecja), Susanne F. Wampfler (University of Bern, Szwajcaria) oraz zespół ROSINA.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jest międzynarodowym kompleksem badawczym w ramach partnerstwa pomiędzy ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) oraz National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez NSF we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) i National Science Council of Taiwan (NSC) oraz przez NINS we współpracy z Academia Sinica (AS) na Tajwanie i Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Budowa i zarządzanie ALMA są kierowane przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), w imieniu Ameryki Północnej oraz przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) w imieniu Azji Wschodniej. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia zunifikowane kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i działaniem ALMA.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa w "Nature Astronomy"
• Komunikat NRAO
• Komunikat ESA
• Wcześniejsze wyniki badań tej gwiazdy przez ALMA: izocyjanian metylu i cukry
• Zdjęcia ALMA

Kontakt

Edith Fayolle
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Massachusetts, USA
E-mail: efayolle@cfa.harvard.edu

Jes K. Jørgensen
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
Tel.: +45 4250 9970
E-mail: jeskj@nbi.dk

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, Netherlands
Tel.: +31 71 5275814
E-mail: ewine@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych