Sciencemag.cz
Doporučujeme
Řada složitých organických molekul, jako například dimethylether, vzniká v oblacích hmoty dokonce předtím, než se v nich začnou tvořit nové hvězdy.
Tým z Laidenské observatoře v Nizozemí pracující s radioteleskopem ALMA v Chile poprvé zaznamenal dimethylether v disku hmoty, ve kterém probíhá formování planet. Sloučeninu tvoří devět atomů a jde tak o největší molekulu, jaká byla dosud v discích tohoto typu identifikována. Z chemického hlediska se jedná o prekurzor větších organických molekul, které by mohly stát na počátku vývoje života.
„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.
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.
