Gwiezdne żłobki w LMC zawierają zaskakujące złożone związki organiczne

Credit: NRAO/AUI/NSF; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Herschel/ESA; NASA/JPL-Caltech; NOAO

Pobliska galaktyka karłowata Wielki Obłok Magellana (LMC) to pod względem chemii bardzo prymitywne miejsce.

W przeciwieństwie do Drogi Mlecznej, ten częściowo spiralny zbiór kilkudziesięciu miliardów gwiazd charakteryzuje się niewielką ilością ciężkich pierwiastków takich jak węgiel, tlen czy azot. Przy takim niedoborze ciężkich pierwiastków, astronomowie zakładali, że LMC powinien zawierać stosunkowo niewiele złożonych związków chemicznych opartych na węglu. Wcześniejsze obserwacje LMC zdawały się wspierać tę tezę.

Najnowsze obserwacje przeprowadzone za pomocą obserwatorium ALMA odkrył zaskakująco wyraźne ślady chemiczne złożonych związków organicznych takich jak metanol, eter dimetylowy czy mrówczan metylu. Choć wcześniejsze obserwacje wskazywały na ślady metanolu w LMC, pozostałe dwa stanowią odkrycie bez precedensu i są najbardziej złożonymi związkami chemicznymi kiedykolwiek tak jednoznacznie zidentyfikowanymi poza naszą galaktyką.

[AdSense-A]

 

Astronomowie odkryli delikatną poświatę tych związków w zakresie milimetrowym emitowaną z dwóch gęstych jąder gwiazdotwórczych w LMC, obszarów zwanych “gorącymi rdzeniami”. Owe obserwacje mogą dostarczyć nowych informacji o formowaniu się podobnie złożonych związków organicznych we wczesnej historii Wszechświata.

“Pomimo faktu, że Wielki Obłok Magellana jest jedną z naszych najbliższych galaktycznych sąsiadek, oczekujemy że pod niektórymi względami może być ona bardzo podobna do odległych, młodych galaktyk wczesnego wszechświata” mówi Marta Sewiło, astronomka z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt i główna autorka artykułu opublikowanego w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Astronomowie nazywają taki brak ciężkich pierwiastków niską metalicznością.  Potrzeba kilku cykli narodzin i śmierci gwiazd w galaktyce zanim zostanie ona wzbogacona o cięższe pierwiastki, które z czasem wchodzą w skład chemiczny kolejnych pokoleń gwiazd i stają się budulcem dla nowych planet.

“Młode, pierwotne galaktyki po prostu nie miały kiedy wzbogacić się o cięższe pierwiastki” mówi Sewiło. “Galaktyki karłowate takie jak LMC prawdopodobnie utrzymały ten sam młodzieńczy skład chemiczny z uwagi na ich stosunkowo niską masę, która znacząco spowalnia tempo procesów gwiazdotwórczych”.

“Z uwagi na swoją niską metaliczność, LMC stanowi okno do tych wczesnych, młodzieńczych galaktyk” zauważa Remy Indebetouw, astronom z NRAO w Charlotesville w Wirginii i współautor artykułu. “Badania procesów gwiazdotwórczych w tej galaktyce stanowią istotny krok na drodze do zrozumienia procesów powstawania gwiazd we wczesnym wszechświecie”.

Astronomowie skupili woje badania na Obszarze Gwiazdotwórczym N113 w LMC, który jest jednym z najmasywniejszych i najbogatszych w gaz obszarem galaktyki. Wcześniejsze obserwacje tego obszaru prowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzer oraz Kosmicznego Obserwatorium Herschel  odkryły zaskakujące zagęszczenie młodych obiektów gwiazdowych – protogwiazd, które dopiero zaczęły ogrzewać swoje gwiezdne żłobki sprawiając, że zaczęły one jasno świecić w zakresie podczerwonym. Przynajmniej część z tych procesów gwiazdotwórczych to pochodna efektu domina, w którym formowanie masywnych gwiazd prowokuje formowanie innych gwiazd w ich bezpośrednim otoczeniu.

Sewiło wraz ze swoimi współpracownikami wykorzystała obserwatorium ALMA do zbadania kilku młodych obiektów gwiezdnych w tym regionie, aby lepiej zrozumieć ich chemię i dynamikę. Dane zebrane za pomocą ALMA nieoczekiwanie ujawniły wyraźne sygnatury widmowe eteru dimetylowego oraz mrówczanu metyl, związków nigdy wcześniej nie obserwowanych tak daleko od Ziemi.

Złożone związki organiczne, te składające się z sześciu lub więcej atomów w tym z węgla, stanowią jedne z podstawowych składników cząsteczek kluczowych dla życia na Ziemi i prawdopodobnie wszędzie indziej we Wszechświecie. Choć metanol jest stosunkowo prostym związkiem w porównaniu z innymi związkami organicznymi, to jest on kluczowy do powstawania bardziej złożonych związków organicznych takich jak te obserwowane przez ALMA.

Jeżeli te złożone związki chemiczne mogą powstawać wokół protogwiazd, prawdopodobnie mogą tam przetrwać i stać się elementem dysków protoplanetarnych otaczających młode gwiazdy. Takie cząsteczki najprawdopodobniej dostały się na Ziemię na kometach i meteorytach wspomagając początki rozwoju życia na naszej planecie.

Astronomowie spekulują, że skoro złożone związki organiczne mogą powstawać w chemicznie prymitywnym środowisku takim jak LMC, możliwe, że chemiczne ramy życia mogły pojawić się stosunkowo wcześnie w historii Wszechświata.

Źródło: NRAO