Astronomové zkoumali mezihvězdný původ jednoho ze stavebních kamenů života

ESO 001/20 tisková zpráva

ALMA a Rosetta sledují příběh fosforu

Chemický prvek fosfor je součástí naší DNA i buněčných membrán a je tedy významnou složkou života, jak ho známe. Jakým způsobem se ale dostal na ranou Zemi, je tak trochu záhada. Astronomům se však nyní – díky výkonu radioteleskopu ALMA a datům z evropské kosmické sondy Rosetta – podařilo vystopovat cestu fosforu z oblastí s probíhajícím vývojem hvězd až do jader komet. Výzkum ukázal, kde molekuly obsahující fosfor vznikají, jakým způsobem se transportují do materiálu komet a jak mohla jedna konkrétní molekula sehrát klíčovou úlohu v počátcích vývoje života na naší planetě.

„Život na Zemi se objevil asi před 4 miliardami let. My ale stále neznáme procesy, které jeho vznik umožnily,“ říká Víctor Rivilla, vedoucí autor studie, která  byla publikována v prestižním vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Nové poznatky získané na základě pozorování radioteleskopem ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), jehož je ESO evropským partnerem, a údajů z přístroje ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) na palubě kosmické sondy Rosetta (European Space Agency, ESA) ukázaly, že oxid fosforu (PO, phosphorus monoxide) je klíčovým dílkem skládanky vedoucí k porozumění původu života.

Díky výkonu radioteleskopu ALMA, který umožnil detailně nahlédnout do oblasti s probíhajícím vývojem hvězd známé pod označením AFGL 5142, mohli astronomové určit, kde přesně sloučeniny fosforu vznikají. Nové hvězdy a planetární systémy se utvářejí v nitrech  mezihvězdných oblaků plynu a prachu. Tyto mlhoviny jsou tedy ideálním místem, kde s pátráním po stavebních kamenech života začít.   

Pozorování získaná pomocí radioteleskopu ALMA ukázala, že molekuly s vázaným fosforem  vznikají během počátečního vývoje hmotných hvězd. Plyn proudící z mladých stálic vyhloubí v zárodečném mezihvězdném oblaku dutiny a molekuly obsahující fosfor následně vznikají na okrajích těchto proluk společným působením rázových vln a intenzivního záření hmotné hvězdy. Astronomové rovněž ukázali, že nejhojněji zastoupenou molekulou fosforu v těchto oblastech je právě oxid fosforu.      

Poté co členové týmu ukončili pátrání po této molekule v mezihvězdných oblacích s probíhající tvorbou hvězd pomocí ALMA, pustili se do hledání také u jednoho z objektů Sluneční soustavy – dnes slavné komety 67P/Čurjumov–Gerasimenko. Cílem bylo sledovat životní cestu molekul obsahujících fosfor. Pokud okrajové části původních dutin v mezihvězdném oblaku také zkolabují a vzniknou v nich další hvězdy (především ty méně hmotné, podobné Slunci), mohou molekuly obsahující fosfor vymrznout a smísit se s ledy dalších sloučenin uchycených na prachových zrnech v okolí rodících se stálic. Dokonce ještě před ukončením vývoje hvězdy samotné dochází v jejím okolí ke slepování prachových zrn nejprve do podoby drobných valounků a následně kometárních jader, která se tak stávají přenašeči těchto molekul.      

Během pobytu na oběžné dráze kolem komety 67P sbírala sonda Rosetta po dva roky data o složení jádra také prostřednictvím přístroje ROSINA. Známky přítomnosti fosforu se astronomům podařilo v datech najít již v minulosti, ale nevěděli, v jakých sloučeninách se tento prvek na jádře vyskytuje. S řešením přišla Kathrin Altwegg, vedoucí vědecká pracovnice přístroje ROSINA a spoluautorka této nové studie, když se na konferenci setkala s astronomy zabývajícími se výzkumem oblastí s probíhající tvorbou hvězd pomocí radioteleskopu ALMA. Uvědomila si, že oxid fosforu by mohl  být vhodným kandidátem. Proto se celý tým vrátil k analýze dat z přístroje ROSINA a známky této molekuly skutečně našli!  

Identifikace oxidu fosforu v materiálu kometárního jádra astronomům pomohla vystopovat pouť této molekuly od vzniku během rané fáze vývoje hvězd až na planetu Zemi.

„Kombinace dat získaných pomocí radioteleskopu ALMA a přístroje ROSINA pomohla odhalit souvislosti chemických procesů doprovázejících formování hvězd, ve kterých oxid fosforu hraje klíčovou roli,“ poznamenává Víctor Rivilla (Arcetri Astrophysical Observatory, Italy’s National Institute for Astrophysics, INAF).      

„Fosfor je významný prvek pro život, jak ho známe,“ upozorňuje Kathrin Altwegg. „A jelikož komety pravděpodobně přinesly na mladou Zemi značné množství organických látek, objev molekuly oxidu fosforu v jádře 67P by mohl tuto předpokládanou spojitost mezi kometami a vývojem života na Zemi dále posílit.“ 

Spletitou cestu molekul bylo možné zdokumentovat na základě spolupráce řady astronomů. „Identifikaci molekuly oxidu fosforu očividně umožnila interdisciplinární výměna poznatků získaných dalekohledy ze Země a přístroji v kosmu,“ připomíná Kathrin Altwegg.    

Leonardo Testi, astronom ESO a manažer evropské části projektu ALMA (ALMA European Operations Manager), dodává: „Porozumění našemu kosmickému původu, včetně nalezení odpovědi na otázku jak často se ve vesmíru vyskytují chemické podmínky vhodné pro vznik života, je jedním z hlavních úkolů moderní astrofyziky. Zatímco ESO a ALMA se zaměřují na pozorování molekul ve vzdálených mladých planetárních systémech, přímý výzkum chemie Sluneční soustavy umožňují kosmické mise ESA, jako například Rosetta. Spojení špičkových světových pozemních observatoří a kosmických zařízení na základě spolupráce mezi ESO a ESA je pro evropské vědce neocenitelným přínosem a umožňuje dosáhnout významných objevů, jakým je i tento.“

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku, který byl publikován ve vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Složení týmu: V. M. Rivilla (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Itálie  [INAF-OAA]), M. N. Drozdovskaya (Center for Space and Habitability, University of Bern, Švýcarsko [CSH]), K. Altwegg (Physikalisches Institut, University of Bern, Švýcarsko), P. Caselli (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo), M. T. Beltrán (INAF-OAA), F. Fontani (INAF-OAA), F.F.S. van der Tak (SRON Netherlands Institute for Space Research, a Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Nizozemí), R. Cesaroni (INAF-OAA), A. Vasyunin (Ural Federal University, Ekaterinburg, Rusko, a Ventspils University of Applied Sciences, Lotyšsko), M. Rubin (CSH), F. Lique (LOMC-UMR, CNRS–Université du Havre), S. Marinakis (University of East London, and Queen Mary University of London, UK), L. Testi (INAF-OAA, ESO Garching, a Excellence Cluster “Universe”, Německo), a the 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).

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 v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států: Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. 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 VLT (Velmi velký dalekohled) a dva přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky teleskopu ALMA

Kontakty

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

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

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

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

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

Bárbara Ferreira; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: pio@eso.org