Ingredienser til livet dukker op i stjernegartnerier længe før stjerner bliver født

uanews.arizona.edu/story/ingre … -lange-stjerner-er-født

Komplekse organiske molekyler, der kunne tjene som byggesten for livet, er mere allestedsnærværende end tidligere antaget i kolde skyer af gas og støv, der føder stjerner og planeter, ifølge astronomer ved University of Arizona Steward Observatory.

Disse molekyler dukker også op meget tidligere end konventionel visdom antyder, hundredtusinder af år før stjerner faktisk begynder at dannes, fandt forskerne. Udgivet i The Astrophysical Journal , resultaterne udfordrer eksisterende teorier, der kræver et miljø opvarmet af proto-stjerner - stjerner under fremstilling - for at komplekse organiske molekyler kan blive observerbare.

Undersøgelsen er den første til at lede efter signaturerne af to komplekse organiske molekyler, methanol og acetaldehyd, på et betydeligt antal potentielle stjernedannende steder, i modsætning til tidligere observationer, som mest havde fokuseret på individuelle objekter. Forstjerne- eller stjerneløse kerner kaldes så, fordi selvom de endnu ikke indeholder nogen stjerner, de markerer områder i rummet, hvor koldt støv og gasser smelter sammen til frøene, der vil give anledning til stjerner og muligvis planeter.

Forskerne brugte Arizona Radio Observatorys 12-meter parabolteleskop på Kitt Peak, sydvest for Tucson, at kigge gennem svøbet af gas og støv fra 31 stjerneløse kerner spredt ud over et stjernedannende område kendt som Taurus molekylære sky, ligger omkring 440 lysår fra Jorden. Hver kerne kan strække sig over en afstand, der ville dække op til 1, 000 solcelleanlæg opstillet ved siden af ​​hinanden.

"Disse stjerneløse kerner, vi så på, er flere hundrede tusinde år væk fra den første dannelse af en protostjerne eller nogen planeter, " sagde Yancy Shirley, lektor i astronomi, som var medforfatter til papiret sammen med hovedforfatteren Samantha Scibelli, en tredjeårs ph.d.-studerende i Shirleys forskningsgruppe. "Dette fortæller os, at den grundlæggende organiske kemi, der er nødvendig for liv, er til stede i den rå gas før dannelsen af ​​stjerner og planeter."

Mens videnskabsmænd længe har kendt til eksistensen i rummet af præbiotiske molekyler - som udgør de byggesten, der er nødvendige for livet, som vi kender det - har det været svært at komme med endegyldige svar på, hvor og hvordan de dannes, og de mekanismer, hvorved de ender. op på overfladen af ​​enhver potentiel planet.

"De præcise processer på spil diskuteres stadig, fordi de teoretiske modeller stadig ikke helt matcher det vi ser, " sagde Scibelli. "Med dette papir, vi kan bedre begrænse de dannelsesmekanismer, der kan finde sted, ved at fortælle teoretikerne, hvor mange disse molekyler er."

Præ-stjernekerner er som vinduer ind i de tidligste evolutionære trin mod stjernesystemer med planeter og muligvis endda livsformer, Scibelli forklarede, estimerer, at før denne undersøgelse var færre end 10 sådanne objekter blevet undersøgt for komplekse organiske molekyler. Lignende observationer fokuserede normalt på et molekyle, methanol, der henviser til, at undersøgelsen beskrevet her specifikt fulgte udviklingen af ​​methanol og acetaldehyd, et tilhørende alkoholderivat.

Til denne undersøgelse, holdet ledte efter de afslørende signaturer af de to molekyler under en observationskampagne på i alt næsten 500 timers observationstid.

Methanol viste sig at være til stede i alle 31 præ-stellare kerner, og 70 % af dem indeholdt acetaldehyd foruden methanol. Forfatterne af undersøgelsen fortolker disse resultater som bevis på, at komplekse organiske molekyler er meget mere udbredt i begyndende stjernedannende områder end tidligere antaget.

Disse resultater udfordrer traditionelle teorier om, hvordan præbiotiske molekyler dannes, fordi de antager et scenarie, hvor varmen fra nyfødte stjerner giver det nødvendige miljø for, at organiske molekyler kan dannes. Overfloden af ​​komplekse organiske molekyler i skyer af ekstremt kold gas og støv, der stadig er langt væk fra sådanne forhold, betyder, at andre processer skal være på arbejde.

"Inde i disse kerner, som vi tænker på som fødesteder, kokoner og planteskoler af lavmassestjerner, der ligner vores sol, betingelserne er sådan, at det er svært selv at skabe disse molekyler, " sagde Scibelli. "Ved at lave undersøgelser som denne, vi kan bedre forstå, hvordan forløbere for liv opstår, hvordan de migrerer og kommer ind i solsystemer på senere stadier af stjernedannelse."

Scibelli sagde, at undersøgelsen ikke ville have været mulig uden Arizona Radio Observatory på Kitt Peak. Fordi deres indhold af støv og gas beskytter præ-stellare kerner fra visning i optisk lys, astronomer er nødt til at vende tilbage til meget længere bølgelængder. Sammenlignet med mange andre astronomiske mål, præ-stellare kerner er meget rolige omgivelser og ekstremt kolde, så de udsender meget svage signaler.

"Fordi vi ønskede at observere denne store prøvestørrelse af kerner og få et detaljeret billede af, hvordan de to molekyler udvikler sig sammen, vi havde brug for at stirre på disse kerner i lang tid, " sagde Scibelli, tilføjer, at det ville være næsten umuligt at udføre denne type undersøgelse med et hvilket som helst andet radioteleskop, fordi større observatorier ikke er i stand til at afsætte så meget tid til et projekt.

"Vi er virkelig heldige, fordi med vores faciliteter her i Arizona, vi kan gøre det, " hun sagde.

Sammenlignet med andre objekter i universet, som galakser, præ-stellare kerner dannes på ret korte tidsskalaer, med levetider på mindre end en million år. Drevet af processer som turbulens og gravitationskræfter, gassen og støvet i molekylskyen kollapser og danner filamenter, og det er inden i disse filamenter, at de tættere kerner dannes. Scibelli sagde, at Taurus Molecular Cloud er særligt interessant, fordi den giver et indblik i forskellige evolutionære stadier mellem kerner.

"Ikke alle kerner kan danne stjerner; der er meget usikkerhed involveret, " sagde hun. "Vi tror, ​​at mange af kernerne er i tidlige stadier, Derfor ser vi dem ikke danne stjerner lige nu."

For yderligere at forfine modeller af præbiotisk molekyleudvikling i de tidligste stadier, Shirleys gruppe planlægger at gå ind i individuelle stjerneløse kerner for at samle en mere omfattende opgørelse over alle de komplekse organiske molekyler, der er til stede.

Objekter som Taurus-stjernedannende sky giver vigtige ledetråde til historien om vores eget solsystem, sagde Scibelli.

"Vores solsystem blev født i en sky som denne, men skyen er der ikke længere for os at se, " sagde hun. "At se på objekter i rummet er lidt som at se på et fotoalbum med snapshots taget af forskellige mennesker på forskellige stadier af livet, fra deres babydage helt til alderdommen, og i vores tilfælde tjener stjerneløse kerner som stjernesonogrammer."