uanews.arizona.edu/story/ingre … -långa-stjärnor-föds

Komplexa organiska molekyler som kan fungera som byggstenar för livet är mer allmänt förekommande än man tidigare trott i kalla moln av gas och damm som föder stjärnor och planeter, enligt astronomer vid University of Arizona Steward Observatory.

Dessa molekyler uppträder också mycket tidigare än vad konventionell visdom föreslog, hundratusentals år innan stjärnor faktiskt börjar bildas, fann forskarna. Publicerad i The Astrophysical Journal , resultaten utmanar befintliga teorier som kräver en miljö som värms upp av proto-stjärnor – stjärnor i vardande – för att komplexa organiska molekyler ska bli observerbara.

Studien är den första som letar efter signaturerna för två komplexa organiska molekyler, metanol och acetaldehyd, på ett stort antal potentiella stjärnbildande platser, till skillnad från tidigare observationer, som mest hade fokuserat på enskilda föremål. Förstjärnor eller stjärnlösa kärnor kallas så för att även om de ännu inte innehåller några stjärnor, de markerar områden i rymden där kallt damm och gaser smälter samman till fröna som kommer att ge upphov till stjärnor och möjligen planeter.

Forskarna använde Arizona Radio Observatorys 12-meters skålteleskop på Kitt Peak, sydväst om Tucson, att titta genom höljet av gas och damm av 31 stjärnlösa kärnor utspridda i ett stjärnbildande område känt som Oxens molekylära moln, ligger cirka 440 ljusår från jorden. Varje kärna kan sträcka sig över en sträcka som skulle täcka upp till 1, 000 solsystem uppradade bredvid varandra.

"Dessa stjärnlösa kärnor vi tittade på är flera hundra tusen år bort från den ursprungliga bildningen av en protostjärna eller någon planet, " sa Yancy Shirley, docent i astronomi, som skrev artikeln tillsammans med huvudförfattaren Samantha Scibelli, en tredjeårs doktorand i Shirleys forskargrupp. "Detta säger oss att den grundläggande organiska kemin som behövs för liv finns i rågasen innan bildandet av stjärnor och planeter."

Medan forskare länge har känt till förekomsten av prebiotiska molekyler i rymden – som tillhandahåller de byggstenar som är nödvändiga för livet som vi känner det – har det varit svårt att komma med avgörande svar på var och hur de bildas och de mekanismer genom vilka de slutar. uppe på ytan av vilken blivande planet som helst.

"De exakta processerna på spel diskuteras fortfarande, eftersom de teoretiska modellerna fortfarande inte riktigt matchar vad vi ser, " sa Scibelli. "Med detta papper, vi kan bättre begränsa de mekanismer för bildning som kan pågå genom att berätta för teoretikerna hur rikliga dessa molekyler är."

Pre-stellära kärnor är som fönster in i de tidigaste evolutionära stegen mot stjärnsystem med planeter och möjligen till och med livsformer, Scibelli förklarade, uppskattning att före denna studie hade färre än 10 sådana objekt studerats för komplexa organiska molekyler. Liknande observationer fokuserade vanligtvis på en molekyl, metanol, Undersökningen som beskrivs här följde specifikt utvecklingen av metanol och acetaldehyd. ett associerat alkoholderivat.

För denna undersökning, teamet letade efter de tydliga signaturerna för de två molekylerna under en observationskampanj på totalt nästan 500 timmars observationstid.

Metanol befanns vara närvarande i alla 31 före-stellära kärnor, och 70 % av dem innehöll acetaldehyd förutom metanol. Författarna till studien tolkar dessa resultat som bevis på att komplexa organiska molekyler är mycket mer utbredda i begynnande stjärnbildande regioner än man tidigare trott.

Dessa fynd utmanar traditionella teorier om hur prebiotiska molekyler bildas, eftersom de antar ett scenario där värmen från nyfödda stjärnor ger den nödvändiga miljön för organiska molekyler att bildas. Överflödet av komplexa organiska molekyler i moln av extremt kall gas och damm som fortfarande är långt borta från sådana förhållanden innebär att andra processer måste vara igång.

"Inuti dessa kärnor, som vi tänker på som födelseplatser, kokonger och plantskolor med lågmassa stjärnor som liknar vår sol, förhållandena är sådana att det är svårt att ens skapa dessa molekyler, ", sa Scibelli. "Genom att göra undersökningar som denna, vi kan bättre förstå hur föregångare till liv uppstår, hur de migrerar och går in i solsystem vid senare stadier av stjärnbildning."

Scibelli sa att undersökningen inte skulle ha varit möjlig utan Arizona Radio Observatory på Kitt Peak. Eftersom deras innehåll av damm och gas skyddar före-stellära kärnor från insyn i optiskt ljus, astronomer måste återgå till mycket längre våglängder. Jämfört med många andra astronomiska mål, pre-stellära kärnor är mycket lugna miljöer och extremt kalla, så de avger mycket svaga signaler.

"Eftersom vi ville observera denna stora provstorlek av kärnor och få en detaljerad bild av hur de två molekylerna utvecklas tillsammans, vi behövde stirra på dessa kärnor under en lång tid, " sa Scibelli, och tillägger att det skulle vara nästan omöjligt att göra denna typ av undersökning med något annat radioteleskop eftersom större observatorier inte kan avsätta så mycket tid för ett projekt.

"Vi har verkligen tur, för med våra faciliteter här i Arizona, Vi kan göra det, " Hon sa.

Jämfört med andra objekt i universum, som galaxer, pre-stellära kärnor bildas på ganska korta tidsskalor, med livslängder på mindre än en miljon år. Drivs av processer som turbulens och gravitationskrafter, gasen och dammet i molekylmolnet kollapsar och bildar filament, och det är inom dessa filament som de tätare kärnorna bildas. Scibelli sa att Taurus Molecular Cloud är särskilt intressant eftersom det ger en inblick i olika evolutionära stadier mellan kärnor.

"Alla kärnor kan inte bilda stjärnor, det är mycket osäkerhet inblandat, " sa hon. "Vi tror att många av kärnorna är i tidiga stadier, Det är därför vi inte ser dem bilda stjärnor just nu."

För att ytterligare förfina modeller av prebiotiska molekyler i de tidigaste stadierna, Shirleys grupp planerar att hitta individuella stjärnlösa kärnor för att samla en mer omfattande inventering av alla komplexa organiska molekyler som finns.

Objekt som Taurus stjärnbildande moln ger viktiga ledtrådar till historien om vårt eget solsystem, sa Scibelli.

"Vårt solsystem föddes i ett moln som detta, men molnet finns inte längre för oss att se, " sa hon. "Att titta på föremål i rymden är lite som att titta på ett fotoalbum med ögonblicksbilder tagna av olika människor i olika skeden av livet, från deras barndagar till hög ålder, och i vårt fall fungerar stjärnlösa kärnor som stjärnsonogram."