הכימיה של כוכבים היא המפתח ליכולת הכוכבים שלהם לתמוך בחיים

אמן

תפיסת אמן של דיסק פרוט -פלנטרי סביב כוכב שזה עתה נולד. מחקר חדש מצביע על כך שמערכת השמש שלנו נוצרה מענן אבק וגז שהיה מבודד מהגלקסיה הרחבה יותר עד 30 מיליון שנה. (אשראי תמונה: אוניברסיטת קופנהגן / לארס בוכבה)



כוכבי הלכת נולדים בדיסק של גז והריסות, ובסופו של דבר מתלכדים כוכבים כאשר פיסות אבק וסלע גדולות יותר ויותר נדבקות זו בזו. הם עשויים להיות מרוחקים מאות שנות אור מאיתנו, אך בכל זאת אסטרונומים יכולים לצפות בכוכבי הלכת האלה בזמן שהם נוצרים.



נקודת עניין מרכזית היא הכימיה של ה הריסות הנוצרות סביב כוכב לפני שנוצרת מערכת פלנטרית, הידועה בשם הדיסק הפרוטו -פלנטרי.

מולקולות הגז שצפות בדיסק עלולות בסופו של דבר להפוך לחלק מהאטמוספירה של כוכבי הלכת. אם מולקולות אלה מכילות חמצן או חנקן, הסיכויים גדלים של כוכב לכת ידידותי לחיים שנוצר. [כוכבי הלכת החייזרים המוזרים ביותר]



'מעניין מאוד לחשוב על ההרכב המולקולרי (של הדיסקים האלה)', אמרה קתרין וולש, אסטרונומית במצפה הכוכבים ליידן בהולנד. המולקולות שנמצאות באותם דיסקים יהוו את המולקולות באטמוספרות פלנטריות, וכוכבי לכת כגון שביטים. '

וולש הוביל מחקר חדש, ' מולקולות אורגניות מורכבות בדיסקים פרוט -פלנטרים ', שפורסם בפברואר 2014 בכתב העתאסטרונומיה ואסטרופיזיקה. במחקר, האסטרונומים דגמו כיצד נוצרות מולקולות מורכבות במערכות פרו -פלנטריות בתקווה להבין טוב יותר את תצפיותיהם.

מחפש תצפיות בחדות גבוהה

מטרה אחת לבחון דיסקים פרוט -פלנטרים היא להבין כיצד מולקולות מורכבות נוצרו והשתנו במהלך האבולוציה שלהן.



מטרה אחת לבחון דיסקים פרוט -פלנטרים היא להבין כיצד מולקולות מורכבות נוצרו והשתנו במהלך האבולוציה שלהן.(אשראי תמונה: נאס'א/FUSE/לינט קוק)

מולקולות בדיסקים פרוט-פלנטרים פולטים את אורן בתדרים של מילימטר ותת מילימטר של אור, הנמצאים בין טווחי התצפית של טלסקופים רדיו וטלסקופים אינפרא אדום. אולם עד לאחרונה היו מעט מצפה כוכבים המוקדשים לרצועת אור מסוימת זו עם היכולות הדרושות לראות מולקולות מורכבות.

'נעשתה הרבה עבודה עד היום, בעיקר עם טלסקופים תת מילימטר חד-פעמיים', אמר וולש.



אף שכל תצפית מועילה, המנה היחידה פירושה שאסטרונומים לא יכלו לקבל את הרזולוציה המרחבית והרגישות הדרושה להם כדי לראות מולקולות מורכבות יותר. אולם זה השתנה בשנת 2013 כאשר מערך מילימטר גדול של אטקמה (ALMA) בצ'ילה נדלקה לראשונה.

מצפה הכוכבים - המתואר כפרויקט האסטרונומי הגדול ביותר שקיים כרגע - יכלול בסופו של דבר 66 אנטנות הממוקמות בגובה של 5,000 מטר, מה שמעמיד אותו מעל חלק גדול מהאטמוספירה שחוסמת את הגעת האור למילימטר לפני השטח.

'זה באמת הדבר הגדול הבא באסטרופיזיקה מולקולרית, ו- ALMA תיתן לנו סדרי גודל (של שיפור) ברגישות', אמר וולש. [ 10 הטלסקופים הגדולים ביותר על פני כדור הארץ: אופן מדידתם ]

למרות שהצוות שלה הגיש הצעה לבדיקת מולקולות באמצעות מערך הענק, הפופולריות של הטלסקופ (שמביא הצעות מתחרות רבות) אומרת שהיא לא בטוחה אם יצליחו.

אם הם יצליחו להשיג משבצת זמן, האסטרונומים יצטרכו לעבוד במהירות כדי לפרסם את תוצאותיהם.

'יתרון אחד גדול הוא שכל נתוני ALMA יהיו זמינים לציבור לאחר שנה. בסופו של דבר יהיה לנו ארכיון ענק זה. כל אחד יכול לגשת לנתונים ולפרסם מדע עם הנתונים האלה ', אמר וולש.

איפה לחפש קודם?

מערך ה- Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA) בצ

מערך ה- Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA) בצ'ילה נועד לחפש תופעות אסטרונומיות כגון מולקולות מורכבות בדיסקים פרוט -פלנטרים.(אשראי תמונה: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / B. Tafreshi (twanight.org))

מולקולות מורכבות נחשבות ל'מקדמות 'של הכימיה הפרביוטית, או הכימיה המולידה את התנאים הדרושים לחיים.

דוגמה מפורסמת לכימיה פרה -ביוטית התרחשה בשנת 1952, כאשר המדענים סטנלי מילר והרולד סי אורי הכניסו את צורות הגז של מתאן, מימן, אמוניה ואדי מים למיכל אטום, ואז פגעו בגז בחשמל (אנלוגי של ברק) . לאחר שעשה זאת במשך שבוע, קירות המכל הכילו בוצה אורגנית שכללה כמה מחומצות האמינו שהחיים משתמשים בהן כיום.

השאלה, אמר וולש, היא איזו מולקולות מורכבות קיימים בדיסקים פרו -פלנטיים, והאם ALMA תוכל לראות אותם? מולקולות מורכבות הן לא רק מבשרי חיים פוטנציאליים, אלא שהקרחים שבהם הם נחשבים ליצירתם פועלים גם כמקרק של גרעיני אבק להידבק יחד ויוצרים כוכבי לכת.

העיתון של הצוות שלה עיצב את הסביבה סביב כוכבים מסוג T Tauri, השלב שעובר כוכב צעיר לפני שהוא הופך לכוכב כמו השמש שלנו. שלא כמו כוכבים מבוגרים יותר, האור שנפלט מאובייקטים אלה מגיע מהתכווצויות כבידה כשהכוכב שואב חומרים מהדיסק שמסביב. [ צפה בתמונות מדהימות של ALMA ]

הצוות של וולש השתמש בחישובים כדי ליצור מודל של הדיסק, תוך התמקדות בטמפרטורה, בצפיפות, במבנה ובחוזק האור האולטרה סגול. לאחר מכן הם השתמשו במודל זה לחישוב הכימיה. עם מידע זה ביד, הם הריצו מערכת חישובים נוספת כדי לחזות מה ALMA תוכל לראות.

אמן

תפיסת האמן את מערך הקילומטר המרובע, מערכת טלסקופים שתעבוד יחד באמצעות טכניקה הנקראת אינטרפרומטריה.(אשראי תמונה: ארגון SKA / הפקות אסטרונומיה של סווינבורן)

מולקולות נראות מרחוק מכיוון שהסיבוב שלהן מייצר ספקטרות ייחודיות, או פליטות קו שניתן לראות מכדור הארץ. המודל ניבא פורמלדהיד, מולקולה עם ארבעה אטומים, וזה היה דבר טוב מכיוון שהתוצאות אישרו את מה שהתגלה בתצפיות קודמות של דיסקים פרוטפלנטריים . עם זאת, אסטרונומים היו רוצים למצוא מולקולה מורכבת יותר כמו מתנול, נגזרת של מתאן, שכדור הארץ מיוצר באופן טבעי על ידי חיידקים. בחלל מתנול נוצר בצורה מעט שונה: הוא נגזרת של פחמן חד חמצני.

מתנול עדיין לא נראה בדיסקים פרוט -פלנטריים. ככל שמולקולה מורכבת יותר, כך הספקטרום שלה מופיע פחות בטלסקופים, מה שהופך אותו לקשה יותר לאתר. עם זאת, וולש אמרה שהיא עדיין בטוחה כי טלסקופ ALMA יעמוד במשימה לאתר מתנול, שלב ראשון בסולם המורכבות, וזה עלול להוביל לגילוי מולקולות מורכבות עוד יותר, המכילות חמצן וחנקן כאחד.

אם מתנול מתגלה, השלב הבא יהיה לראות היכן הוא מתרחש וללמוד כיצד הוא נוצר. סביר להניח, המולקולה תיווצר על פני שטח גרגירי האבק כיוון שמספר מולקולות מורכבות בעלות מסלולים לא יעילים של שלב גז להיווצרות בגלל צפיפות הגז הנמוכה בחלל.

שלב המחקר הבא הוא למצוא גליצין - חומצת האמינו הפשוטה ביותר ואבן בניין לחלבונים - בפרוטו -פלנטרי דיסקים . וולש איפיין את הגליצין כ'גביע הקדוש 'של המחקר, וציין את' המשמעות הפרה -ביוטית שלו כאחד מאבני הבניין של החיים. אבל האם ALMA יכולה לזהות גליצין?

״אני אוהבת לטעות בצד הזהיר, אמרה. זה אולי מעבר ליכולות הטלסקופ״.

אבל שוב, קשה לנבא איזו טכנולוגיה תהיה זמינה בעתיד, הוסיפה.

אפשרות אחת היא ה מערך קילומטרים רבועים , קבוצה של טלסקופים רדיו הנבנים הן באוסטרליה והן בדרום אפריקה, שנקרא כך מכיוון שאזור האיסוף יהיה בגודל של כקילומטר רבוע. בניית הטלסקופ אמורה להתחיל בשנת 2018 ולהסתיים עד אמצע שנות ה -20.

המערך יאסוף קבוצה של מולקולות מורכבות עם אורכי גל ארוכים יותר ותדרים נמוכים יותר מאלמה.

'יתכן שנוכל לראות יותר מולקולות פרה -ביוטיות עם משהו כמו מערך הקילומטר המרובע,' הוסיפה.

למידה נוספת על מולקולות מורכבות אלה תלמד אותנו גם על המרכיבים הזמינים במהלך תהליך היווצרות כוכבי הלכת, שיסייעו לאסטרונומים להבין כיצד נוצר ההרכב המולקולרי של כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת של מערכת השמש, אמר וולש.

״ראינו עכשיו אלפי כוכבי לכת וידוע לנו זאת היווצרות כוכבי לכת היא נמצאת בכל מקום, אמרה. כעת אנו יודעים שיש ביקום הרבה יותר כוכבי לכת מאשר כוכבים, ויש הרבה כוכבים (לחקור). יש כל כך הרבה מה לעשות (לחקור) את השלב הזה (פרוטפלנטרי). '

הסיפור הזה סופק על ידי מגזין אסטרוביולוגיה , פרסום מבוסס אינטרנט בחסות NASA תוכנית אסטרוביולוגיה .

עקוב אחר demokratija.eu @Spacedotcom , פייסבוק ו Google+ .