ALMA a Rosetta detekovaly ve vesmíru chlormetan

ESO 032/17 tisková zpráva

Naděje na vhodný indikátor života klesají

Pozorování provedená pomocí radioteleskopu ALMA a kosmické sondy Rosetta odhalila přítomnost chlormetanu (molekuly známé také pod názvem Freon-40) v plynu vyskytujícím se v okolí mladé hvězdy i kometárního jádra. Sloučeniny halogenů vznikají při organických procesech na planetě Zemi. Poprvé se však zástupce této skupiny podařilo detekovat i v mezihvězdném prostoru. Objev naznačuje, že tyto molekuly by nemusely být tak dobrými indikátory života, jak se dříve myslelo, ale naopak by mohly být důležitou součástí hmoty, ze které se rodí planety. Výsledek, který byl publikován ve vědeckém časopise Nature Astronomy, poukazuje na náročnost pátrání po chemických indikátorech přítomnosti života mimo planetu Zemi.

S využitím dat získaných pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) v Chile a přístroje ROSINA pracujícího na palubě kosmické sondy Rosetta (ESA) se týmu astronomů podařilo objevit slabé známky přítomnosti chlormetanu (methylchloridu, CH₃Cl) – molekuly, která je známá také jako Freon-40. Sloučenina byla pozorována v mladém hvězdném systému IRAS 16293-2422 [1] ležícím asi 400 světelných let od nás a také ve Sluneční soustavě v okolí jádra komety 67P/Churyumov-Gerasimenko. Pozorování provedená pomocí ALMA představují vůbec první detekci stabilní organické sloučeniny halogenu v mezihvězdném prostoru [2].

Organické sloučeniny halogenů obsahují většinou chlor či fluor vázaný s uhlíkem a někdy i dalšími prvky. Na Zemi tyto sloučeniny vznikají při některých biologických procesech – vytváří je celá řada organismů od lidí po houby. Jsou však také produkovány průmyslově při výrobě barviv nebo léků [3].

Nedávný objev jedné takové molekuly – chlormetanu – v okolí objektů, které musejí vývojově předcházet existenci života, je možné vnímat jako zklamání. Starší výzkumy totiž naznačovaly, že tyto molekuly by naopak mohly být považovány za známky přítomnosti života.

„Objev této molekuly poblíž mladé hvězdy podobné Slunci je skutečně překvapivý,“ říká vedoucí autorka článku Edith Fayolle, výzkumná pracovnice Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Cambridge, Massachusetts, USA). „Vznik molekuly jsme nepředvídali a její výskyt v tak vysoké koncentraci je udivující. Nyní je jisté, že tyto molekuly přirozeně vznikají ve hvězdných porodnicích a poskytují informace o chemickém vývoji planetárních systémů, včetně Sluneční soustavy.“

Výzkum extrasolárních planet pokročil dalece za jejich pouhé hledání – v současnosti je známo přes 3000 planet mimo Sluneční soustavu. Vědci dnes pátrají po chemických indikátorech, které by mohly ukazovat na potenciální přítomnost života na těchto planetách. K tomu je však naléhavě potřeba zjistit, které molekuly skutečně lze použít jako indikátory života. Nalezení těch správných sloučenin je naneštěstí velmi problematické.

„Objev organických sloučenin halogenů v mezihvězdném médiu pomocí ALMA nám rovněž říká něco o počátečních podmínkách pro organickou chemii na površích planet. Tyto chemické procesy jsou velmi důležitým krokem v řetězci vedoucím k původu života,“ dodává spoluautorka práce Karin Öberg. „Na základě našeho objevu lze říci, že organické sloučeniny halogenů byly pravděpodobně již součástí takzvané ‚primordiální polévky‘, a to jak na povrchu Země, tak rodících se extrasolárních planet.“

To naznačuje, že se astronomové ve svých původních úvahách vydali opačnou cestou. Místo toho, aby tyto molekuly byly indikátory přítomnosti života, mohlo by se naopak jednat o důležitou sloučeninu, která se zapojovala do málo známých procesů vedoucích ke vzniku života.

Spoluautor článku Jes Jørgensen (Niels Bohr Institute, University of Copenhagen) říká: „Tento výsledek prokazuje možnosti radioteleskopu ALMA detekovat astrobiologicky zajímavé molekuly u mladých hvězdných systémů, kde se mohou rodit nové planety. S pomocí ALMA jsme dříve nalezli jednoduché cukry a aminokyseliny u různých typů hvězd. Objev chlormetanu u komety 67P dále upevňuje spojitost mezi předbiologickou organickou chemií vzdálených protohvězd a naší vlastní Sluneční soustavou.“

Astronomové rovněž srovnali relativní množství molekul chlormetanu obsahujících různé izotopy chloru pro mladý hvězdný systém IRAS 16293-2422 a jádro komety 67P a zjistili podobné koncentrace. To podporuje domněnku, že mladý planetární systém může zdědit chemické složení oblaku, ze kterého se zformovala jeho mateřská hvězda. Otevírá se tak možnost, že organické sloučeniny halogenů se mohly na planety v mladém systému dostat během procesů formování například prostřednictvím impaktů kometárních jader.

„Naše výsledky ukazují, že se máme stále co učit, pokud jde o vznik organických sloučenin halogenů,“ dodává Edith Fayolle. „Je potřeba provést další pátrání po těchto molekulách i u jiných protohvězd a komet. Jedině tak lze najít uspokojivou odpověď.“

Zdoj

Poznámky

[1] Tato protohvězda je binární systém obklopený molekulárním oblakem. Nachází se v oblasti s probíhajícím zrodem hvězd známé jako Rho Ophiuchi star-formin region. Ta je mimořádně vhodným cílem pro pozorování pomocí ALMA.

[2] Použitá data byla získána v rámci projektu PILS (ALMA Protostellar Interferometric Line Survey). Cílem této přehlídky je průzkum chemické komplexity okolí hvězdy IRAS 16293-2422 s pomocí detailních pozorování (rozlišení odpovídající velikosti Sluneční soustavy) v celém rozsahu vlnových délek dostupných pro ALMA v atmosférickém okně kolem 0,8 mm. 

[3] Freony byly v minulosti hojně využívány jako chladící médium, v současnosti je však jejich použití zakázáno, jelikož mají zásadní vliv na degradaci ochranné ozónové vrstvy planety Země.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Protostellar and Cometary Detections of Organohalogens” autorů E. Fayolle a kol., který byl publikován 2. října 2017 ve vědeckém časopise Nature Astronomy.

Složení týmu: Edith C. Fayolle (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA),  Jes K. Jørgensen (University of Copenhagen, Dánsko), Kathrin Altwegg (University of Bern, Švýcarsko),  Hannah Calcutt (University of Copenhagen, Dánsko), Holger S. P. Müller (Universität zu Köln, Německo), Martin Rubin (University of Bern, Švýcarsko), Matthijs H. D. van der Wiel (The Netherlands Institute for Radio Astronomy, The Nizozemí), Per Bjerkeli (Onsala Space Observatory, Švédsko), Tyler L. Bourke (Jodrell Bank Observatory, UK), Audrey Coutens (University College London, UK), Ewine F. van Dishoeck (Leiden University, Nizozemí; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Německo), Maria N. Drozdovskaya (University of Bern, Švýcarsko), Robin T. Garrod (University of Virginia, USA), Niels F. W. Ligterink (Leiden University, Nizozemí), Magnus V. Persson (Onsala Space Observatory, Švédsko), Susanne F. Wampfler (University of Bern, Švýcarsko) a členové týmu přístroje ROSINA.

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 ELT (Extremely Large Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• Vědecký článek (Nature Astronomy)
• Starší výsledky pozorování této hvězdy: methyl isokyanát a cukry
• Snímky radoteleskopu ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; 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

Edith Fayolle; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; Cambridge, Massachusetts, USA; Email: fayolle@cfa.harvard.edu

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

Ewine van Dishoeck; Leiden Observatory; Leiden, Netherlands; Tel.: +31 71 5275814; Email: ewine@strw.leidenuniv.nl

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

autor: Jiří Srba