Astronomky nalezly dosud největší molekulu v protoplanetárním disku

„Díky těmto výsledkům se můžeme naučit mnoho nového o původu života na naší planetě a získat lepší představu o možnostech jeho existence v jiných planetárních systémech. Je úžasné vidět, jak tyto objevy zapadají do jednoho uceleného obrazu,“ říká Nashanty Brunken (Leiden Observatory, Leiden University, Nizozemí), vedoucí autorka studie publikované ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Dimethylether (také methoxymethan, CH₃OCH₃) je organická látka, kterou běžně pozorujeme v oblacích s probíhající tvorbou hvězd. Dosud ale nebyla objevena v disku hmoty, ve kterém vznikají planety. Kromě toho se pravděpodobně podařilo zachytit také methylformiát (methylester kyseliny mravenčí, HCOOCH₃), sloučeninu s molekulou podobnou dimethyletheru, která rovněž patří ke stavebním kamenům složitějších organických látek.   

„Je opravdu vzrušující, že jsme konečně detekovaly tyto velké molekuly v protoplanetárních discích, protože jsme si z počátku myslely, že je vůbec nebude možné pozorovat,“ říká spoluautorka článku Alice Booth (rovněž Laiden Observatory).

Látky byly objeveny v protoplanetárním disku kolem hvězdy IRS 48 (Oph-IRS 48) pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), jehož spoluvlastníkem je ESO. IRS 48 leží asi 444 světelných let od nás a na obloze ji naleznete v souhvězdí Hadonoše. V nedávné době se tato hvězda stala objektem řady studií, protože v jejím disku se nachází asymetrický útvar (tvarem připomínající kešu oříšek) označovaný jako „prachová past“ (dust trap). Struktura se pravděpodobně zformovala působením mladé planety nebo hvězdného souputníka ležícího mezi centrální hvězdou a prachovou pastí. V oblasti je zachyceno značné množství milimetrových částic prachu, které se mohou dále spojovat a narůst do podoby kilometrových objektů – komet, planetek a potenciálně až planet.    

Předpokládá se, že řada složitých organických molekul, jako například dimethylether, vzniká v oblacích hmoty dokonce předtím, než se v nich začnou tvořit nové hvězdy. V tomto mimořádně chladném prostředí atomy a jednoduché molekuly jako oxid uhelnatý (CO) ulpívají na povrchu prachových zrn a vytvářejí ledový povrch. Zde pak probíhají chemické reakce, při kterých mohou vznikat složitější látky. Jak se nedávno ukázalo, prachová past v systému IRS 48 je také rezervoárem ledu. Vyskytují se zde prachové částice pokryté ledem bohatým na složité organické molekuly. A právě v této oblasti disku byly pomocí ALMA nalezeny známky přítomnosti dimethyletheru. Při ohřevu částic zářením hvězdy dochází k sublimaci ledu na plyn, vzniklé molekuly jsou uvolněny a stanou se detekovatelnými.   

„Na tomto objevu je ale nejvíce vzrušující fakt, že, jak nyní víme, jsou tyto větší složitější molekuly k dispozici, aby obohatily hmotu, ze které se v disku formují planety,“ vysvětluje Alice Booth. „To jsme dříve nevěděly, jelikož u většiny systémů jsou tyto látky ukryty v ledu.“  

Objev dimethyletheru naznačuje, že řada dalších složitých molekul běžně detekovaných v oblastech s probíhající tvorbou hvězd by se mohla ukrývat také na ledových objektech v protoplanetárních discích. Tyto molekuly jsou prekurzory prebiotických molekul jako například aminokyselin a cukrů, které patří k základním stavebním kamenům života.

Výzkumem jejich vzniku a vývoje můžeme získat lepší představu o tom, jak se prebiotické molekuly staly součástí planet, včetně té naší. „Velmi nás těší, že nyní můžeme začít sledovat celou cestu těchto komplexních molekul od oblaků mezihvězdného plynu a prachu, kde se rodí hvězdy, až k protoplanetárním diskům a kometám. Věříme, že další pozorování nás mohou posunout o další krok blíže k pochopení původu prebiotických molekul i ve Sluneční soustavě,“ dodává spoluautorka studie Nienke van der Marel (rovněž Leiden Observatory).

Budoucí výzkum hvězdy IRS 48 pomocí dalekohledu ESO/ELT (Extremely Large Telescope), který je budován v Chile a měl by zahájit vědeckou činnost ve druhé polovině tohoto desetiletí, umožní zkoumat chemii těch nejvnitřnějších oblastí tohoto disku, kde by se mohly utvářet planety podobné Zemi.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku „A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk: III. First detection of dimethyl ether“  (doi: 10.1051/0004-6361/202142981), který byl zveřejněn ve vědeckém časopise Astronomy and Astrophysics.

Tato publikace byla vydána na Mezinárodní den žen 2022 a obsahuje výzkum, který provedlo šest vědkyň.

Složení týmu: Nashanty G. C. Brunken (Leiden Observatory, Leiden University, Nizozemí [Leiden]), Alice S. Booth (Leiden), Margot Leemker (Leiden), Pooneh Nazari (Leiden),  Nienke van der Marel (Leiden),  Ewine F. van Dishoeck (Leiden Observatory, Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Německo).

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států  – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálie. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře – největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky teleskopu ALMA
• víze informací o dalekohledu ESO/ELT (Extremely Large Telescope)
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Nashanty Brunken; Leiden Observatory, Leiden University; Leiden, The Netherlands; Email: brunken@strw.leidenuniv.nl

Alice Booth; Leiden Observatory, Leiden University; Leiden, The Netherlands; Tel.: +31 71 527 5737; Email: abooth@strw.leidenuniv.nl

Nienke van der Marel; Leiden Observatory, Leiden University; Leiden, The Netherlands; Tel.: +31 71 527 5872; Email: nmarel@strw.leidenuniv.nl

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO2205 - 8. března 2022