Komunikat prasowy

Astronomowie ujawnili gwiezdne losy jednej z cegiełek życia

ALMA i Rosetta uzyskały mapę podróży fosforu

15 stycznia 2020

Fosfor, który występuje w naszym DNA oraz w błonach komórkowych, jest kluczowym pierwiastkiem dla życia takiego, jakie znamy. Ale kwestia, w jaki sposób dotarł na wczesną Ziemię, pozostaje dość tajemnicza. Astronomowie prześledzili drogę fosforu od obszarów gwiazdotwórczych do komet, korzystając z połączonej mocy ALMA oraz należącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej próbnika Rosetta. Wyniki badań pokazały po raz pierwszy, gdzie formują się molekuły zawierające fosfor, w jaki sposób ten pierwiastek jest przenoszony w kometach i w jaki sposób konkretna cząsteczka może odgrywać istotną rolę w narodzinach życia na naszej planecie.

„Życie pojawiło się na Ziemi około 4 miliardy lat temu, ale nadal nie znamy procesów, które uczyniły to możliwym” mówi Víctor Rivilla, pierwszy autor obadania opublikowanego dzisiaj w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Nowe wyniki z Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), w której Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest partnerem, oraz z instrumentu ROSINA na pokładzie sondy Rosetta, pokazują, że to tlenek fosforu jest kluczowym elementem układanki związanej z pochodzeniem życia.

Dzięki mocy ALMA, która pozwoliła na szczegółowe spojrzenie w obszar gwiazdotwórczy AFGL 5142, astronomowie mogli wskazać, gdzie formują się cząsteczki zawierające fosfor, takie jak tlenek fosforu. Nowe gwiazdy i systemy planetarne rodzą się w obszarach gazu i pyłu pomiędzy gwiazdami, czyniąc te międzygwiazdowe obłoki idealnymi miejscami do rozpoczęcia poszukiwań cegiełek potrzebnych dla życia.

Obserwacje ALMA pokazały, że zawierające fosfor cząsteczki są tworzone, gdy powstają masywne gwiazdy. Przepływy gazu od młodych masywnych gwiazd wytwarzają w obłokach międzygwiazdowych puste bąble. Cząsteczki zawierające fosfor formują się na ścianach tych „wnęk” poprzez połączone działanie fal uderzeniowych i promieniowania od niemowlęcych gwiazd. Astronomowie pokazali także, że tlenek fosforu jest najbardziej obfitą molekułą zawierającą fosfor spośród występujących na ścianach „wnęk”.

Po zakończeniu poszukiwań molekuły w obszarach gwiazdotwórczych przy pomocy sieci radioteleskopów ALMA, zespół skoncentrował się na obiekcie Układu Słonecznego: słynnej obecnie komecie 67P/Churyumov–Gerasimenko. Ideą było podążanie śladem składników zawierających fosfor. Gdy ściany “wnęk” zapadały się, by tworzyć gwiazdę, szczególnie małomasywną, jak Słońce, tlenek fosforu mógł zamarzać i stawać się uwięzionym w lodowych ziarnach pyłu, które pozostawały wokół nowej gwiazdy. Nawet jeszcze przed pełnym uformowaniem się gwiazdy, ziarna pyłu zlepiały się tworząc kamyki, skały, a potem komety, które z kolei stawały się transporterami dla tlenku fosforu.

Instrument o nazwie Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (w skrócie: ROSINA), zbierał dane dla komety 67P przez dwa lata, gdy Rosetta krążyła wokół niej. Astronomowie znaleźli w danych z instrumentu ROSINA wskazówki na występowanie fosforu, ale nie wiedzieli jaka cząsteczka go zawiera. Kathrin Altwegg, kierownik naukowa instrumentu ROSINA i autorka nowych badań, wpadła na pomysł jaka to może być molekuła, po rozmowie z astronomem z projektu ALMA badającym obszary gwiazdotwórcze: „Powiedział, że tlenek fosforu byłby bardzo prawdopodobnym kandydatem, więc wróciłam do analizy naszych danych i to było to!”.

Pierwsze wykrycie tlenku fosforu na komecie pomogło astronomom wysnuć powiązanie pomiędzy obszarami gwiazdotwórczymi (gdzie molekuły są tworzone), a ich drogą na Ziemię.

„Połączenie danych z ALMA i ROSINA pokazało rodzaj chemicznej ścieżki podczas całego procesy gwiazdotwórczego, w którym tlenek fosforu odgrywa dominującą rolę” mówi Rivilla, który pracuje w Arcetri Astrophysical Observatory, INAF, włoskim Narodowym Instytucie Astrofizycznym.

„Fosfor jest kluczowy dla życia, jakie znamy” dodaje Altwegg. „Ponieważ to komety najprawdopodobniej dostarczyły duże ilości składników organicznych na Ziemię, tlenek fosforu znaleziony na komecie 67P może wzmocnić powiązanie pomiędzy kometami, a życiem na Ziemi.”

Ta intrygująca podróż może być udokumentowana dzięki wspólnym wysiłkom astronomów. „Detekcja tlenku fosforu była możliwa przede wszystkim dzięki interdyscyplinarnej współpracy pomiędzy teleskopami na Ziemi i instrumentami w kosmosie” mówi Altwegg.

Leonardo Testi, astronom ESO oraz ALMA European Operations Manager, podsumowuje: “Zrozumienie naszego kosmicznego pochodzenia, w tym tego, na ile powszechne są chemiczne warunki przyjazne narodzinom życia, jest ważnym tematem współczesnej astrofizyki. Podczas gdy ESO i ALMA skupiają się na obserwacjach molekuł w odległych systemach planetarnych, to bezpośrednia eksploracja chemicznych zasobów w Układzie Słonecznym jest możliwa dzięki misjom ESA takim jak Rosetta. Synergia pomiędzy wiodącymi na świecie naziemnymi i kosmicznymi urządzeniami, poprzez współpracę ESO i ESA, jest potężnym wkładem europejskich badaczy i pozwala na odkrycia transformujące naukę, takie jak opisane w omawianej publikacji.”

Więcej informacji

Wyniki badań opisano w artykule, który ukaże się w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Skład zespołu badawczego: V. M. Rivilla (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Włochy [INAF-OAA]), M. N. Drozdovskaya (Center for Space and Habitability, University of Bern, Szwajcaria [CSH]), K. Altwegg (Physikalisches Institut, University of Bern, Szwajcaria), P. Caselli (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Niemcy), M. T. Beltrán (INAF-OAA), F. Fontani (INAF-OAA), F.F.S. van der Tak (SRON Netherlands Institute for Space Research oraz Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Holandia), R. Cesaroni (INAF-OAA), A. Vasyunin (Ural Federal University, Ekaterinburg, Rosja, oraz Ventspils University of Applied Sciences, Łotwa), M. Rubin (CSH), F. Lique (LOMC-UMR, CNRS–Université du Havre), S. Marinakis (University of East London, and Queen Mary University of London, Wielka Brytania), L. Testi (INAF-OAA, ESO Garching, and Excellence Cluster “Universe”, Niemcy), oraz ROSINA team (H. Balsiger, J. J. Berthelier, J. De Keyser, B. Fiethe, S. A. Fuselier, S. Gasc, T. I. Gombosi, T. Sémon, C. -y. Tzou).

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. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia strategicznym partnerem. 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
• Zdjęcia ALMA

Kontakt

Víctor Rivilla
INAF Arcetri Astrophysical Observatory
Florence, Italy
Tel.: +39 055 2752 319
E-mail: rivilla@arcetri.astro.it

Kathrin Altwegg
University of Bern
Bern, Switzerland
Tel.: +41 31 631 44 20
E-mail: kathrin.altwegg@space.unibe.ch

Leonardo Testi
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6541
E-mail: ltesti@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@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