Webb, Moleküler Bulutun Donmuş Kalbine Bakıyor – Yıldız Öncesi Buz Kimyasının Karanlık Tarafını Ortaya Çıkarıyor

Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, bu bölgeyi inceleyerek bugüne kadar ölçülen bir soğuk moleküler bulutun en karanlık bölgelerinde çeşitli buzların keşfedildiğini bildirdi. Bu sonuç, astronomların, yaşamın yapı taşlarının yaratılmasında ilk adım olan daha karmaşık moleküllerin kökeni konusunda yeni bir pencere açarken, gelecekteki ötegezegenlere dahil edilecek basit buzlu molekülleri incelemelerine olanak tanıyor. Katkı: Resim: NASA, ESA, CSA, Bilim: Fengwu Sun (Steward Gözlemevi), Zak Smith (Açık Üniversite), IceAge ERS Ekibi, Görüntü İşleme: M. Zamani (ESA/Webb)

{6 }Webb, karbon dioksit, amonyak ve metan da dahil olmak üzere çok çeşitli moleküllerin donmuş formlarını tanımlamıştır.

Bugüne kadar ölçülen bir soğuk moleküler bulutun en karanlık bölgelerinde çeşitli buzların keşfedildiği, bir şirket tarafından duyurulmuştur. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobunu kullanan uluslararası gökbilimciler ekibi. Bu sonuç, astronomların, yaşamın yapı taşlarının yaratılmasında ilk adım olan daha karmaşık moleküllerin kökeni konusunda yeni bir pencere açarken, gelecekteki ötegezegenlere dahil edilecek basit buzlu molekülleri incelemelerine olanak tanır.

{9 }

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun Yakın Kızılötesi Kamerası (NIRCam) tarafından çekilen bu görüntü, 630 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Bukalemun I karanlık moleküler bulutunun merkez bölgesini göstermektedir. Soğuk, incecik bulut malzemesi (mavi, orta), genç, dışa akan protostar Ced 110 IRS 4’ün (turuncu, sol üst) parıltısıyla kızılötesinde aydınlatılıyor. Bulutun arkasında turuncu noktalar olarak görülen çok sayıda arka plan yıldızından gelen ışık, içlerinden geçen yıldız ışığını emen buluttaki buzları tespit etmek için kullanılabilir. Katkı: Resim: NASA, ESA, CSA, Bilim: Fengwu Sun (Steward Gözlemevi), Zak Smith (Açık Üniversite), IceAge ERS Ekibi, Görüntü İşleme: M. Zamani (ESA/Webb)

{6 }James Webb Uzay Teleskobu, Yıldız Öncesi Buz Kimyasının Karanlık Tarafını Ortaya Çıkarıyor

Yaşanabilir bir gezegen inşa etmek istiyorsanız, buzlar hayati bir bileşendir çünkü birkaç temel elementin – yani karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen ve kükürt (burada CHONS olarak anılır). Bu elementler hem gezegen atmosferlerinde hem de şekerler, alkoller ve basit amino asitler gibi moleküllerde önemli bileşenlerdir.

Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobunu kullanarak en derin, en soğuk yerlerin kapsamlı bir envanterini elde etti. moleküler bir bulutta bugüne kadar ölçülen buzlar.[1] Ekip, su gibi basit buzlara ek olarak, karbonil sülfit, amonyak ve metandan en basit karmaşık organik molekül olan metanole kadar çok çeşitli moleküllerin donmuş formlarını tanımlayabildi. (Araştırmacılar, organik moleküllerin altı veya daha fazla atoma sahip olduklarında karmaşık olduklarını düşündüler.) Bu, genç yıldızların oluşumu sırasında ısıtılmadan önce, gelecek nesil yıldızları ve gezegenleri yapmak için mevcut olan buzlu bileşenlerin bugüne kadarki en kapsamlı sayımıdır.

“Sonuçlarımız, gezegenlerin diskler halinde oluştuğu santimetre büyüklüğündeki çakıl taşlarına dönüşecek olan yıldızlararası toz tanecikleri üzerindeki buz oluşumunun ilk, karanlık kimya aşamasına ilişkin içgörü sağlıyor” dedi. gözlem programının baş araştırmacısı ve bu sonucu açıklayan makalenin baş yazarı olan Hollanda’daki Leiden Gözlemevinde astronom. “Bu gözlemler, yaşamın yapı taşlarını yapmak için gerekli olan basit ve karmaşık moleküllerin oluşum yollarına yeni bir pencere açıyor.”

Yukarıdaki görüntünün açıklamalı bir versiyonu. Bu çalışmada kullanılan iki arka plan yıldızı, NIR38 ve J110621, görüntü üzerinde beyaz renkle gösterilmiştir. Kaynak: NASA, ESA, CSA ve M. Zamani (ESA/Webb); Bilim: F. Sun (Steward Gözlemevi), Z. Smith (Açık Üniversite) ve Buz Devri ERS Ekibi

Tanımlanan moleküllere ek olarak ekip, metanolden daha karmaşık moleküllere dair kanıtlar buldu ve bu sinyalleri kesin olarak belirli moleküllere atfetmeseler de, bu ilk kez moleküler bulutların buzlu derinliklerinde yıldızlar doğmadan önce karmaşık moleküllerin oluştuğunu kanıtlıyor.

“Karmaşık organik tanımlamamız metanol ve potansiyel olarak etanol gibi moleküller de bu belirli bulutta gelişen birçok yıldız ve gezegen sisteminin oldukça gelişmiş bir kimyasal durumdaki molekülleri miras alacağını öne sürüyor,” diye ekledi Leiden Gözlemevi’nde bu keşfe katkıda bulunan bir astronom olan Will Rocha.Ölçülen miktar daha önce gözlemlenenden daha büyük olsa da, yoğunluğuna bağlı olarak bu bulutta bulunması beklenen toplam miktardan hala daha azdır. Bu, diğer CHONS öğeleri için de geçerlidir. Gökbilimciler için önemli bir zorluk, bu elementlerin nerede saklandığını anlamaktır: buzlarda, is benzeri malzemelerde veya kayalarda. Her bir malzeme türündeki CHONS miktarı, bu elementlerin ne kadarının ötegezegen atmosferlerinde son bulacağını ve ne kadarının içlerinde olacağını belirler.

“Beklediğimiz CHON’ların tamamını görmemiş olmamız, ölçemediğimiz daha kayalık veya isli malzemelere hapsolduklarını gösteriyor,” diye açıkladı McClure. “Bu, karasal gezegenlerin toplu bileşiminde daha fazla çeşitliliğe izin verebilir.

Gökbilimciler, bugüne kadar soğuk bir moleküler bulutta en derine gömülü buzların envanterini çıkardılar. Chamaeleon I adlı kara bulutu aydınlatmak için NIR38 adlı bir arka plan yıldızından gelen ışığı kullandılar. Bulut içindeki buzlar, kızılötesi ışığın belirli dalga boylarını emerek soğurma çizgileri adı verilen spektral parmak izleri bıraktı. Bu çizgiler, moleküler bulutta hangi maddelerin bulunduğunu gösterir.
Bu grafikler, James Webb Uzay Teleskobu’nun üç aletinden alınan spektral verileri gösterir. Bilim ekibi, su gibi basit buzların yanı sıra karbondioksit, amonyak ve metandan en basit karmaşık organik molekül olan metanole kadar çok çeşitli moleküllerin donmuş formlarını da tanımlayabildi.
Belirlenenlere ek olarak molekülleri inceleyen ekip, metanolden daha karmaşık moleküller için kanıt buldu (sağ alt panelde belirtilmiştir). Bu sinyalleri kesin olarak belirli moleküllere atfetmeseler de bu, ilk kez moleküler bulutların buzlu derinliklerinde yıldızlar doğmadan önce karmaşık moleküllerin oluştuğunu kanıtlıyor.
Üst paneller ve sol alt panelin tümü arka planı gösteriyor yıldızın parlaklığına karşı dalga boyu. Daha düşük bir parlaklık, moleküler buluttaki buzlar ve diğer malzemeler tarafından emilimi gösterir. Sağ alt panel, esas olarak arka plandaki yıldızdan gelen ışığın buluttaki buzlar tarafından soğurulmasının logaritmik bir ölçüsü olan optik derinliği gösterir. Daha az miktarda bulunan buz çeşitlerinin daha zayıf spektral özelliklerini vurgulamak için kullanılır.
Kaynak: Resim: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Science: Klaus Pontoppidan (STScI), Nicolas M. Crouzet (LEI), Zak Smith (The Open University), Melissa McClure (Leiden Observatory)

Buzların kimyasal karakterizasyonu, moleküler bulutun ötesinden gelen yıldız ışığının belirli kızılötesinde bulut içindeki buzlu moleküller tarafından nasıl soğurulduğu incelenerek gerçekleştirildi. Webb tarafından görülebilen dalga boyları. Bu işlem, moleküler bulutta hangi buzların bulunduğunu belirlemek için laboratuvar verileriyle karşılaştırılabilecek soğurma çizgileri olarak bilinen kimyasal parmak izlerini geride bırakır. Bu çalışmada ekip, Dünya’dan yaklaşık 500 ışıkyılı uzaklıkta bulunan ve şu anda düzinelerce genç oluşum sürecinde olan Chamaeleon I moleküler bulutunun özellikle soğuk, yoğun ve araştırılması zor bir bölgesinde gömülü buzları hedef aldı. yıldızlar.

Bu araştırmada yer alan ve Baltimore, Maryland’deki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde Webb proje bilimcisi olan Klaus Pontoppidan, “Webb olmadan bu buzları gözlemleyemezdik” dedi. “Buzlar, sürekli bir arka plan yıldız ışığına karşı eğimler olarak ortaya çıkıyor. Bu kadar soğuk ve yoğun bölgelerde, arka plandaki yıldızdan gelen ışığın çoğu engellenir ve yıldız ışığını algılamak ve dolayısıyla moleküler buluttaki buzları belirlemek için Webb’in mükemmel hassasiyeti gerekliydi.”

Bu araştırma, Webb’in 13 Early Release Science programından biri olan Buz Devri projesinin bir parçasını oluşturmaktadır. Bu gözlemler, Webb’in gözlem yeteneklerini sergilemek ve astronomi camiasının cihazlarından en iyi şekilde nasıl yararlanacağını öğrenmesine olanak sağlamak için tasarlanmıştır. Buz Devri ekibi zaten daha fazla gözlem planladı ve buzların oluşumlarından buzlu kuyruklu yıldızların bir araya gelmesine kadar olan yolculuğunun izini sürmeyi umuyor.

“Bu, elde ettiğimiz bir dizi spektral enstantanenin yalnızca ilki. McClure, buzların ilk sentezlerinden protogezegen disklerinin kuyruklu yıldız oluşturan bölgelerine nasıl geliştiğini görebilecek.Çevrelerinden daha yüksek yoğunluklara sahip moleküler bulutlardaki soğuk, yoğun kümeler, bu kümeler çökerek protostarları oluşturursa, yıldız oluşum bölgeleri olabilir.

Referans: “Yoğun moleküler bulut buzlarının Buz Devri JWST envanteri”, M. K. McClure, W. R. M. Rocha, K. M. Pontoppidan, N. Crouzet, L. E. U. Chu, E. Dartois, T. Lamberts, J. A. Noble, Y. J. Pendleton, G. Perotti, D. Qasim, M. G. Rachid, Z. L. Smith, Fengwu Sun, Tracy L. Beck , A. C. A. Boogert, W. A. ​​Brown, P. Caselli, S. B. Charnley, Herma M. Cuppen, H. Dickinson, M. N. Drozdovskaya, E. Egami, J. Erkal, H. Fraser, R. T. Garrod, D. Harsono, S. Ioppolo, I Jiménez-Serra, M. Jin, J. K. Jørgensen, L. E. Kristensen, D. C. Lis, M. R. S. McCoustra, Brett A. McGuire, G. J. Melnick, Karin I. Öberg, M. E. Palumbo, T. Shimonishi, J. A. Sturm, E. F. van Dishoeck ve H. Linnartz, 23 Ocak 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01875-w

James Webb Uzay Teleskobu, dünyanın önde gelen uzay bilimidir. gözlemevi Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyaların ötesine bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve içindeki yerimizi araştıracak. Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı ile NASA tarafından yürütülen uluslararası bir programdır.

.