טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א זיהה מרכיבים כימיים מרכזיים לחיים סביב שני פרוטוסטארים צעירים, ורמז על התהליכים שעשויים להוביל לעולמות ראויים למגורים. קרדיט: twoday.co.il.com
אסטרונומים זיהו תרכובות קפואות העשויות ממולקולות אורגניות מורכבות כמו אלכוהול וכנראה אצטית חוּמצָהבאמצעות מכשיר MIRI של Webb, אשר נוהל באמצעות השקה על ידי JPL.
מה משותף למרגריטות, חומץ ועקיצות נמלים? הם מכילים מרכיבים כימיים ש נאס"אשל טלסקופ החלל ג'יימס ווב זיהה מסביב שני פרוטוסטארים צעירים הידועים כ-IRAS 2A ו-IRAS 23385. למרות שכוכבי לכת עדיין לא נוצרים סביב אותם כוכבים, מולקולות אלו ואחרות שזוהו שם על ידי Webb מייצגות מרכיבים מרכזיים ליצירת עולמות פוטנציאליים למגורים.
צוות בינלאומי של אסטרונומים השתמש ב-MIRI (מכשיר אינפרא אדום באמצע) של Webb כדי לזהות מגוון תרכובות קפואות המורכבות ממולקולות אורגניות מורכבות כמו אתנול (אלכוהול) וכנראה חומצה אצטית (מרכיב בחומץ). עבודה זו מתבססת על גילויים קודמים של Webb של קרח מגוונים בענן מולקולרי קר ואפל.
תמונה זו צולמה על ידי מכשיר אינפרא אדום באמצע (MIRI) של Webb של אזור מקביל לפרוטוסטאר המסיבי המכונה IRAS23385.
IRAS 2A ו-IRAS23385 (לא נראים בתמונה זו) היו מטרות למאמץ מחקר שנערך לאחרונה על ידי צוות בינלאומי של אסטרונומים שהשתמש ב-Webb כדי לגלות שהמרכיבים העיקריים ליצירת עולמות אפשריים למגורים נמצאים בפרוטוסטארים בשלבים מוקדמים, שבהם כוכבי לכת לא מצאו עדיין נוצר.
עם הרזולוציה והרגישות הספקטרלית חסרי התקדים של MIRI, תוכנית JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars) זיהתה באופן אינדיבידואלי מולקולות אורגניות שאושרו להימצאות בקרח בין-כוכבי. זה כולל זיהוי חזק של אצטלדהיד, אתנול, מתיל פורמט, וכנראה חומצה אצטית, בשלב המוצק.
קרדיט: ESA/Webb, NASA, CSA, W. Rocha et al. (אוניברסיטת ליידן)
מהו מקורן של מולקולות אורגניות מורכבות (COM)?
מכיוון שמספר COMs, כולל אלו שהתגלו בשלב המוצק במחקר זה, זוהו בעבר בשלב הגז החם, כיום מאמינים שהם מקורם בסובלימציה של קרח. סובלימציה היא לעבור ישירות ממוצק לגז מבלי להפוך לנוזל. לכן, זיהוי COMs בקרח גורם לאסטרונומים תקווה לגבי הבנה משופרת של מקורותיהן של מולקולות אחרות, אפילו גדולות יותר בחלל.
מדענים גם להוטים לחקור באיזו מידה COMs אלה מועברים לכוכבי לכת בשלבים מאוחרים בהרבה של האבולוציה של פרוטוכוכבים. COMs בקרח קר נחשבים קל יותר להעביר מעננים מולקולריים לדיסקות יוצרות כוכבי לכת מאשר מולקולות חמות גזיות. ניתן אפוא לשלב את ה-COM הקפואים הללו בשביטים ואסטרואידים, אשר בתורם עלולים להתנגש בכוכבי לכת יוצרים, ולספק את המרכיבים לחיים שעשויים לפרוח.
הצוות המדעי זיהה גם מולקולות פשוטות יותר, כולל חומצה פורמית (הגורמת לתחושת צריבה של עקיצת נמלים), מתאן, פורמלדהיד וגופרית דו חמצנית. מחקרים מראים שתרכובות המכילות גופרית כמו דו תחמוצת הגופרית מילאו תפקיד חשוב בהנעת תגובות מטבוליות על כדור הארץ הפרימיטיבי.
צוות בינלאומי של מדענים המשתמשים בטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א/ESA/CSA זיהה שפע של מולקולות מורכבות המכילות פחמן (אורגניות) המקיפות שני פרוטוסטארים. גרפיקה זו מציגה את הספקטרום של אחד משני הפרוטוסטארים, IRAS 2A. הוא כולל את טביעות האצבע של אצטלדהיד, אתנול, מתילפורמט וכנראה חומצה אצטית, בשלב המוצק. מולקולות אלו ואחרות שזוהו שם על ידי ווב מייצגות מרכיבים מרכזיים ליצירת עולמות שעלולים למגורים. קרדיט: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)
בדומה לשלבים המוקדמים של מערכת השמש שלנו?
מעניין במיוחד הוא שאחד המקורות שנחקרו, IRAS 2A, מאופיין כפרוטוסטאר בעל מסה נמוכה. לכן IRAS 2A עשוי להיות דומה לשלבים המוקדמים של מערכת השמש שלנו. ככאלה, הכימיקלים שזוהו סביב הפרוטוסטאר הזה היו נוכחים ככל הנראה בשלבי הפיתוח הראשונים של מערכת השמש שלנו ומאוחר יותר נמסרו לכדור הארץ הפרימיטיבי.
"כל המולקולות הללו יכולות להפוך לחלק משביטים ואסטרואידים ובסופו של דבר מערכות פלנטריות חדשות כאשר החומר הקפוא מועבר פנימה אל הדיסק היוצר כוכבי הלכת תוך כדי התפתחות המערכת הפרוטוסטלית", אמר יוין ואן דישוק מאוניברסיטת ליידן, אחד הרכזים של התוכנית המדעית. "אנו מצפים לעקוב אחר המסלול האסטרוכימי הזה צעד אחר צעד עם נתונים נוספים של Webb בשנים הקרובות."
תצפיות אלו נעשו עבור התוכנית JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars). הצוות הקדיש את התוצאות הללו לחבר הצוות הרולד לינרץ, שנפטר במפתיע בדצמבר 2023, זמן קצר לאחר קבלת מאמר זה.
מחקר זה פורסם ב-13 במרץ בכתב העת אסטרונומיה ואסטרופיזיקה.
טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא מצפה הכוכבים המוביל בעולם למדעי החלל. ווב פותר תעלומות במערכת השמש שלנו, מסתכל מעבר לעולמות רחוקים סביב כוכבים אחרים, וחוקר את המבנים והמקורות המסתוריים של היקום שלנו ומקומנו בו. Webb היא תוכנית בינלאומית בהובלת נאס"א עם שותפיה, ESA (סוכנות החלל האירופית) וסוכנות החלל הקנדית.
MIRI פותחה באמצעות שותפות של 50-50 בין נאס"א ו-ESA. המעבדה להנעת סילון של נאס"א הובילה את המאמצים של ארה"ב עבור MIRI, וקונסורציום רב לאומי של מכונים אסטרונומיים אירופיים תורם עבור ESA. ג'ורג' רייק מאוניברסיטת אריזונה הוא ראש צוות המדע של MIRI. ג'יליאן רייט היא החוקרת הראשית באירופה של MIRI.
פיתוח ה-Cryocooler של MIRI הובל ונוהל על ידי JPL, בשיתוף עם Northrop Grumman ב-Redondo Beach, קליפורניה, ומרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א בגרינבלט, מרילנד.
