Webb, yıldız öncesi buz kimyasının karanlık tarafını ortaya koyuyor

Bugüne kadar ölçülen soğuk bir moleküler bulutun en karanlık bölgelerinde çeşitli buzların keşfi, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan uluslararası bir gökbilimciler ekibi tarafından duyuruldu. Bu sonuç, astronomların, yaşamın yapı taşlarının yaratılmasında ilk adım olan daha karmaşık moleküllerin kökeni konusunda yeni bir pencere açarken, gelecekteki ötegezegenlere dahil edilecek basit buzlu molekülleri incelemelerine olanak tanıyor.

Yaşanabilir bir gezegen inşa etmek istiyorsanız, buzlar hayati bir bileşendir çünkü karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen ve kükürt (burada CHONS olarak anılır) gibi birkaç temel elementin ana kaynağıdır. Bu elementler hem gezegen atmosferlerinde hem de şekerler, alkoller ve basit amino asitler gibi moleküllerde önemli bileşenlerdir.

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan uluslararası bir gökbilimciler ekibi, bir moleküler bulutta bugüne kadar ölçülen en derin, en soğuk buzların derinlemesine bir envanterini elde etti. Ekip, su gibi basit buzlara ek olarak, karbonil sülfit, amonyak ve metandan en basit karmaşık organik molekül olan metanole kadar çok çeşitli moleküllerin donmuş formlarını tanımlayabildi. (Araştırmacılar, altı veya daha fazla atoma sahip olduklarında organik moleküllerin karmaşık olduğunu düşündüler.)

Bu, genç yıldızların oluşumu sırasında ısıtılmadan önce, gelecek nesil yıldızlar ve gezegenler yapmak için mevcut olan buzlu bileşenlerin bugüne kadarki en kapsamlı sayımıdır.

Leiden Gözlemevi’nden bir astronom olan Melissa McClure, “Sonuçlarımız, gezegenlerin diskler halinde oluştuğu santimetre büyüklüğündeki çakıl taşlarına dönüşecek olan yıldızlararası toz taneleri üzerindeki buz oluşumunun ilk, karanlık kimya aşaması hakkında fikir veriyor” dedi. Gözlem programının baş araştırmacısı ve bu sonucu açıklayan makalenin baş yazarı olan Hollanda.

“Bu gözlemler, yaşamın yapı taşlarını yapmak için gerekli olan basit ve karmaşık moleküllerin oluşum yollarına yeni bir pencere açıyor.”

Ekip, tanımlanan moleküllere ek olarak, metanolden daha karmaşık moleküller için kanıtlar buldu ve bu sinyalleri kesin olarak belirli moleküllere atfetmeseler de, bu ilk kez moleküler bulutların buzlu derinliklerinde karmaşık moleküllerin oluştuğunu kanıtlıyor. yıldızlar doğmadan önce.

Leiden Gözlemevi’nden bir astronom olan Will Rocha, “Metanol ve potansiyel olarak etanol gibi karmaşık organik molekülleri tanımlamamız, bu belirli bulutta gelişen birçok yıldız ve gezegen sisteminin molekülleri oldukça gelişmiş bir kimyasal durumda miras alacağını gösteriyor” dedi. bu keşfe

“Bu, gezegen sistemlerindeki prebiyotik moleküllerin öncüllerinin varlığının, kendi güneş sistemimizin benzersiz bir özelliğinden ziyade, yıldız oluşumunun ortak bir sonucu olduğu anlamına gelebilir.”

Araştırmacılar, kükürt içeren buz karbonil sülfiti tespit ederek, ilk kez buzlu yıldız öncesi toz taneciklerine gömülü kükürt miktarını tahmin edebildiler. Ölçülen miktar daha önce gözlemlenenden daha büyük olsa da, yoğunluğuna bağlı olarak bu bulutta bulunması beklenen toplam miktardan hala daha azdır.

Bu, diğer CHONS öğeleri için de geçerlidir. Gökbilimciler için önemli bir zorluk, bu elementlerin nerede saklandığını anlamaktır: buzlarda, is benzeri malzemelerde veya kayalarda. Her malzeme türündeki CHONS miktarı, bu elementlerin ne kadarının ötegezegen atmosferlerinde ve ne kadarının içlerinde kalacağını belirler.

McClure, “Beklediğimiz tüm CHON’ları görmemiş olmamız, onların ölçemediğimiz daha kayalık veya isli malzemelere hapsolmuş olduklarını gösterebilir” diye açıkladı. “Bu, karasal gezegenlerin toplu bileşiminde daha büyük bir çeşitliliğe izin verebilir.”

Buzların kimyasal karakterizasyonu, moleküler bulutun ötesinden gelen yıldız ışığının Webb tarafından görülebilen belirli kızılötesi dalga boylarında bulut içindeki buzlu moleküller tarafından nasıl soğurulduğu incelenerek gerçekleştirildi.

Bu işlem, moleküler bulutta hangi buzların bulunduğunu belirlemek için laboratuvar verileriyle karşılaştırılabilecek soğurma çizgileri olarak bilinen kimyasal parmak izlerini geride bırakır. Bu çalışmada ekip, Dünya’dan yaklaşık 500 ışıkyılı uzaklıkta bulunan ve şu anda düzinelerce genç oluşum sürecinde olan Chamaeleon I moleküler bulutunun özellikle soğuk, yoğun ve araştırılması zor bir bölgesinde gömülü buzları hedef aldı. yıldızlar.

Bu araştırmada yer alan Maryland, Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsünde Webb proje bilimcisi Klaus Pontoppidan, “Webb olmadan bu buzları gözlemleyemezdik” dedi. “Buzlar, arka plandaki yıldız ışığının sürekliliğine karşı eğimler olarak ortaya çıkıyor. Bu kadar soğuk ve yoğun olan bölgelerde, arka plandaki yıldızdan gelen ışığın çoğu engelleniyor ve Webb’in mükemmel hassasiyeti, yıldız ışığını algılamak ve dolayısıyla buzları belirlemek için gerekliydi. moleküler bulut.”

Bu araştırma, Webb’in 13 Early Release Science programından biri olan Buz Devri projesinin bir parçasını oluşturmaktadır. Bu gözlemler, Webb’in gözlem yeteneklerini sergilemek ve astronomi camiasının cihazlarından en iyi şekilde nasıl yararlanacağını öğrenmesine olanak sağlamak için tasarlanmıştır. Buz Devri ekibi şimdiden daha fazla gözlem planladı ve buzların oluşumundan buzlu kuyruklu yıldızların bir araya gelmesine kadar olan yolculuğunun izini sürmeyi umuyor.

McClure, “Bu, buzların ilk sentezlerinden protogezegen disklerinin kuyruklu yıldız oluşturan bölgelerine nasıl evrildiğini görmek için elde edeceğimiz bir dizi spektral anlık görüntünün yalnızca ilki” dedi. “Bu bize hangi buz karışımının – ve dolayısıyla hangi elementlerin – karasal dış gezegenlerin yüzeylerine teslim edilebileceğini veya dev gaz veya buz gezegenlerinin atmosferlerine dahil edilebileceğini söyleyecektir.”

Bu sonuçlar yayınlandı Doğa Astronomisi.