ALMA sleduje hvězdný kokon s podivným chemickým složením

První útvar svého druhu objevený mimo naši Galaxii

Tým japonských vědců využil mimořádný výkon observatoře ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) k pozorování hmotné hvězdy známé pod označením ST11 [1], která se nachází v sousední trpasličí galaxii – Velkém Magellanově oblaku (Large Magellanic Cloud, LMC). Podařilo se jim detekovat emise různých plynů, což ukazuje, že v okolí nedávno zrozené hvězdy ST11 se nachází oblast koncentrovaného teplého a hustého molekulárního plynu. Nalezli tedy objekt dosud nepozorovaný mimo naši Galaxii – horké molekulární jádro (hot molecular core) [2].

Astronom a hlavní autor článku Takashi Shimonishi (Tohoku University, Japonko) neskrývá nadšení: "Jedná se o první detekci mimogalaktického horkého molekulárního jádra, což demonstruje mimořádné schopnosti nové generace teleskopů, které jsou vhodné dokonce ke studiu astrochemických procesů mimo naši Galaxii."

Pozorování provedená pomocí ALMA odhalila, že jádro nově objevené ve Velkém Magellanově oblaku má velmi odlišné chemické složení ve srovnání s podobnými objekty v naší Galaxii. Nejnápadnější emise přicházející z tohoto jádra patří molekulám plynů oxidu siřičitého, oxidu dusného a formaldehydu. Výrazně zde září také všudypřítomný prach. Naopak některé organické sloučeniny, například metanol (nejjednodušší molekula alkoholu), jsou zde zastoupeny velmi málo, což je v kontrastu s podobnými útvary v naší Galaxii, u kterých bylo pozorováno, že obsahují širokou paletu komplexních organických molekul včetně metanolu a etanolu.

Takashi Shimonishi vysvětluje: "Získaná pozorování naznačují, že molekulární chemické složení hmoty, ze které se rodí nové hvězdy a planety může být mnohem pestřejší, než jsme očekávali."

Velký Magellanův oblak má velmi nízký obsah chemických prvků těžších než vodík a helium [3]. Členové výzkumného týmu se domnívají, že toto výrazně odlišné galaktické prostředí významně ovlivnilo chemické procesy vedoucí k tvorbě molekul, které se odehrávají v okolí mladé hvězdy ST11. A to by také mohlo být příčinou pozorovaného rozdílu v chemickém složení.

Zatím není zcela jasné, zda se komplexní molekuly detekované v naší Galaxii vyskytují rovněž v horkých molekulárních jádrech v cizích galaxiích. Složité organické sloučeniny jsou v tomto ohledu mimořádně zajímavé, jelikož některé z nich mají blízký vztah ke vzniku prebiotických molekul ve vesmíru. Tento nově objevený objekt ležící v jednom z našich nejbližších galaktických sousedů je pro astronomy mimořádně zajímavým cílem, který by mohl pomoci zodpovědět otázku: jakým způsobem chemická diversita galaxií mohla ovlivňovat vývoj extragalaktického života?

Poznámky

[1] Celé katalogové označení objektu ST11 je 2MASS J05264658-6848469 a je definován jako 'mladý objekt hvězdného typu' (Young Stellar Object). Přestože se v současnosti zdá, že jde o jednu hvězdu, je možné, že se ve skutečnosti jedná a vícenásobný hvězdný systém nebo dokonce malou hvězdokupu. Výzkum tohoto objektu byl primárním cílem provedených pozorování, při kterých se podařilo odhalit, že ST11 je zahalen v horkém molekulárním jádře.

[2] Horké molekulární jádro: musí být (relativně) malé – o průměru menším než 0,3 světelného roku, jeho hustota musí přesahovat 1 bilion molekul na m³ (10¹² částic, což je sice mnohem méně než v atmosféře Země, ale hodně ve srovnání s mezihvězdným prostředím), a jeho teplota musí převyšovat -173°C. Jádro je tím pádem minimálně o 80°C teplejší, než běžný molekulární oblak (molecular cloud), přestože hustota hmoty je zde podobná. Horká jádra vznikají v počátečních fázích vývoje hmotných hvězd a hrají klíčovou roli při vzniku složitějších chemických sloučenin ve vesmíru.  

[3] Když ve hvězdě vyhasne fúze vodíku na hélium, jiné termojaderné reakce začnou vytvářet ještě těžší prvky. Ty se pak dostávají do vesmíru při explozi supernovy. Tím pádem se s rostoucím věkem vesmíru zvyšuje také obsah těžších chemických prvků. Díky nízkému obsahu těchto prvků ve Velkém Magellanově oblaku nám tento objekt poskytuje pohled na procesy, které byly ve vesmíru běžné v minulosti.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku "The Detection of a Hot Molecular Core in the Large Magellanic Cloud with ALMA" autorů Takashi Shimonishi a kol., který byl publikován 9. srpna 2016 ve vědeckém časopise Astrophysical Journal.

Složení týmu: Takashi Shimonishi (Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences & Astronomical Institute, Tohoku University, Japonsko), Takashi Onaka (Department of Astronomy, The University of Tokyo, Japonsko), Akiko Kawamura (National Astronomical Observatory of Japan, Japonsko) a Yuri Aikawa (Center for Computational Sciences, The University of Tsukuba, Japonsko).

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan) a NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji.

Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky radioteleskopu ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV , Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Takashi Shimonishi; Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences; Tohoku University, Sendai, Miyagi, Japan; Email: shimonishi@astr.tohoku.ac.jp

Masaaki Hiramatsu; NAOJ Chile Observatory EPO officer; Tel.: +81 422 34 3630; Email: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO1634