Klíčový stavební prvek pro život objeven v protoplanetárním disku

Astronomové CfA (Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian) pomohli objevit vzácné typy metanolu, stavebního kamene nezbytného pro vznik života, jak ho známe. Tento umělecký koncept ukazuje disk prachu a plynu obklopující mladou hvězdu s velkou dutinou vyhloubenou formující se obří planetou. Teplý metanol sledující stěnu prachové dutiny je zvýrazněn. Tyto molekuly pocházejí z ledu bohatého na organické látky, který je zahříván zářením hvězdy a vytváří plyn. Detekce metanolu, stejně jako izotopů metanolu, podporuje myšlenku, že mezihvězdný led může přežít vznik planetotvorných disků.

Astronomové objevili vzácnou formu metanolu, což je druh alkoholu, a to v disku, kde se formují planety, a učinili tak zásadní krok k pochopení toho, jak může vzniknout život mimo Zemi. Tento výsledek odhaluje důležité podrobnosti o chemickém složení ledu v discích, z nichž se formují planety, a o tom, jaké organické molekuly mohou komety dopravit na planety, včetně těch v naší Sluneční soustavě.

Astronomové sice našli důkazy o přítomnosti jiných složitějších molekul v discích, kde se tvoří planety, ale tento nejnovější objev je prvním případem, kdy byly detekovány vzácné izotopy metanolu. Izotopy jsou různé verze chemického prvku nebo sloučeniny, které mají stejný počet protonů, ale různý počet neutronů.

„Nález těchto izotopů metanolu poskytuje zásadní vhled do historie složek nezbytných pro vznik života na Zemi,“ uvedla Alice Boothová z Centra pro astrofyziku Harvard & Smithsonian (CfA), která studii vedla.

Boothová a její kolegové objevili tyto izotopy metanolu v okolí hvězdy HD 100453, která má asi 1,6krát větší hmotnost než Slunce a nachází se 330 světelných let od Země. Použili k tomu data z mezinárodní soustavy radioteleskopů ALMA (Atacama Large Millimeter-submillimeter Array) v poušti Atacama v Chile, kterou podporuje americká Národní vědecká nadace.

Vědci, jako tento výzkumný tým a mnoho dalších, se dívají na disky kolem hvězd, kde se tvoří planety, jako na laboratoře, protože odhalují množství složitých organických molekul, které jsou přítomny při formování planet a komet.

„Zjištění, že metanol je určitě součástí tohoto hvězdného koktejlu, je opravdu důvodem k oslavě,“ řekla spoluautorka Lisa Wölferová z Massachusettského technologického institutu MIT. „Řekla bych, že ročník více než milion let, což je stáří HD 100453, je docela dobrý.“

Co tento objev umožnilo? Protože HD 100453 má vyšší hmotnost než Slunce, má kolem sebe teplejší disk, ve kterém se tvoří planety. To způsobuje, že molekuly v disku, včetně metanolu, existují ve formě plynu ve větších vzdálenostech od hvězdy, což umožnilo jeho detekci pomocí radioteleskopu ALMA. Naproti tomu méně hmotné hvězdy, jako je Slunce, mají chladnější disky, takže metanol by byl uzavřen v ledu a ALMA by jej nedokázala detekovat.

Poměr metanolu k ostatním jednoduchým organickým molekulám pozorovaným v disku kolem HD 100453 je přibližně stejný jako v kometách ve Sluneční soustavě. To posiluje potenciál poznání historie naší planety studiem těchto vzdálenějších raných světů. Konkrétně tato práce naznačuje, že ledy uvnitř disků formujících planety, které slouží jako materiál, jenž se nakonec shlukne a vytvoří komety, jsou bohaté na složité organické molekuly.

„Tento výzkum podporuje myšlenku, že komety mohly hrát velkou roli při dodávání důležitého organického materiálu na Zemi před miliardami let,“ uvedl spoluautor Milou Temmink z Leidenské observatoře v Nizozemsku. „Mohly být důvodem, proč zde mohl vzniknout život, včetně nás.“

Metanol byl již dříve detekován v několika hvězdotvorných discích, ale detekce izotopů metanolu – které jsou 10 až 100krát méně hojné – je důležitým krokem, protože potvrzuje, že disky jsou pravděpodobně bohaté na organické molekuly, které dosud nebyly u HD 100453 detekovány, včetně jednoduchých aminokyselin a cukrů, jako je glycin a glykolaldehyd.

Vysoké množství metanolu v disku pravděpodobně pochází z vnitřního okraje prachového prstence vzdáleného asi 1,5 miliardy kilometrů od hvězdy, což odpovídá 16násobku vzdálenosti mezi Sluncem a Zemí.

Článek popisující tyto výsledky byl publikován v časopise The Astrophysical Journal.

Zdroj: https://www.cfa.harvard.edu/news/key-building-block-life-discovered-planet-forming-disk

autor: František Martinek