U diskovima plina i prašine oko mladih zvijezda astronomi su pronašli obilne zalihe organskih molekula. Nekoliko takvih spojeva prisutno je u materijalu iz kojeg nastaju planeti i kometi, u područjima usporedivima po veličini s našim Sunčevim sustavom.
Tim Johna D. Ileeja sa Sveučilišta u Leedsu opisao je te zalihe u istraživanju objavljenom 2021., nakon detaljnih opservacija radioteleskopom ALMA. U sklopu projekta MAPS astronomi su kartirali kemijski sastav pet protoplanetarnih diskova. Rezultati pokazuju da materijal iz kojeg se oblikuju nova tijela u tim sustavima može biti kemijski sličan onome u našem.
Ti spojevi mogu sudjelovati u kemijskim reakcijama iz kojih nastaju složenije molekule važne za život. No organske molekule nastaju i bez živih organizama, pa njihova prisutnost sama po sebi nije dokaz života niti jamstvo da će on nastati na budućim planetima.
Tri spoja u pet planetarnih sustava
Istraživači su tražili tri spoja: cijanoacetilen (HC3N), acetonitril (CH3CN) i ciklopropeniliden (c-C3H2). Njihove su molekule jednostavnije od velikih molekula koje sudjeluju u životnim procesima na Zemlji. Astronomima su zanimljive jer pomažu pratiti kako u svemiru nastaju složeniji ugljikovi spojevi.
Proučeni su diskovi oko zvijezda IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 i MWC 480. U četirima sustavima pouzdano su potvrđene sve tri tražene molekule. U disku oko zvijezde IM Lup pronađeni su slabiji signali koji bi mogli potjecati od acetonitrila i ciklopropenilidena, ali njihova prisutnost ondje nije pouzdano potvrđena.
Ti su sustavi udaljeni približno 300 do 500 svjetlosnih godina, navodi se u priopćenju Sveučilišta u Leedsu iz rujna 2021. godine. Proučavajući njihove diskove, astronomi istražuju uvjete u kojima nastaju planeti. Sličan disk plina i prašine okruživao je i Sunce u vrijeme nastanka našeg planetarnog sustava.
Molekule su prepoznate po zračenju koje emitiraju kada prelaze iz jednog energetskog stanja u drugo. Antene ALMA-e mjere te signale, a raspored njihovih spektralnih linija otkriva o kojem je spoju riječ. Jačina signala i mjesta s kojih dolaze omogućuju procjenu količine i temperature molekula te njihove raspodjele u disku.
Kemija se razlikuje od mjesta do mjesta
Opservacije su pokazale da molekule nisu ravnomjerno raspoređene. Njihova emisija na nekim je mjestima najjača u središtu diska, a drugdje tvori jedan ili dva prstena. Raspodjela se razlikuje i među spojevima i među diskovima.
Kad su zasebno analizirali unutarnje dijelove diskova, istraživači su dobili pet do deset puta veće procjene stupčane gustoće nego analizom diska u cjelini. To se odnosi na područja koja sežu do približno 50 do 100 astronomskih jedinica od zvijezde. Stupčana gustoća označava broj molekula po jedinici površine u stupcu plina duž smjera promatranja. Jedna astronomska jedinica odgovara prosječnoj udaljenosti Zemlje od Sunca. Razlike među dijelovima diska tako mogu ostati skrivene ako se promatra samo rezultat za cijeli sustav.
Signal acetonitrila dolazi iz nižih slojeva diskova nego signal cijanoacetilena. U nekim sustavima acetonitril je pronađen blizu središnje ravnine diska. Uz količinu spojeva, za razumijevanje kemije nastanka planeta važno je znati i u kojem se dijelu diska nalaze.
U vanjskim dijelovima diskova omjeri manjih i većih nitrila, spojeva koji sadržavaju ugljik i dušik, bili su slični onima u kometima našeg Sunčeva sustava. To je još jedna kemijska sličnost među sustavima, premda iz nje ne proizlazi da će u njima nastati jednaki planeti.
Od molekularnog oblaka do planeta
Složene ugljikove molekule mogu nastajati i prije nego što se oblikuje protoplanetarni disk. Kozmos je već pisao o mogućim reakcijama u hladnom međuzvjezdanom oblaku TMC-1, gdje se proučava njihov nastanak pri vrlo niskim temperaturama. Dio spojeva u diskovima mogao bi stoga potjecati iz ranijih faza stvaranja zvijezda.
Projekt MAPS pokazao je da zalihe organskih spojeva postoje upravo ondje gdje nastaju planeti i manja tijela. Asteroidi i kometi mogli bi dio tih spojeva poslije donijeti na površine planeta. Sličan se proces razmatra i kao jedan od načina na koji je organski materijal dospio na ranu Zemlju.
Za procjenu koliko su takve zalihe raširene u galaksiji trebalo bi proučiti više od ovih pet sustava. Potraga za složenijim molekulama pomogla bi razjasniti i njihovo podrijetlo: koji su spojevi nastali reakcijama u samom disku, a koji su sačuvani iz oblaka iz kojeg je nastala zvijezda.
