Materiały, z których zbudowane jest życie na Ziemi, zostały znalezione w odległych dyskach planetarnych, których rozmiary są takie same jak Układ Słoneczny.

Nasz Układ Słoneczny powstał z zapylonego pierścienia materii kosmicznej krążącego wokół Słońca, kiedy nasza gwiazda macierzysta była jeszcze gwiezdnym noworodkiem.

Pierścień ten – znany jako dysk protoplanetarny – zawierał stałe materiały, które z czasem łączyły się pod wpływem grawitacji, ostatecznie wyrastając na planety krążące wokół Słońca, które dziś obserwujemy.

Badanie innych młodych gwiazd i ich dysków protoplanetarnych umożliwia astronomom analizę warunków, które mogły doprowadzić do powstania naszego własnego Układu Słonecznego, a być może nawet do rozwoju życia na Ziemi.

Dr John Ilee jest astrofizykiem badającym powstawanie gwiazd i planet na Uniwersytecie w Leeds.

Wykorzystując Atacama Large Millimeter Array (ALMA) w Chile, on i jego współpracownicy zidentyfikowali cząsteczki organiczne w dyskach protoplanetarnych wokół młodych gwiazd, co może wskazywać na elementy budulcowe niezbędne do rozwoju życia organicznego.

Gdzie są te dyski protoplanetarne?

Dyski te znajdują się w odległości od około 300 do 500 lat świetlnych od Ziemi, więc faktycznie widzimy je tak, jak pojawiły się 300 do 500 lat temu.

Regiony, w których istnieją te dyski, są jednymi z najbliższych naszym Układowi Słonecznemu regionów gwiazdotwórczych, co oznacza, że ​​możemy je doskonale zobaczyć.

Jak zidentyfikowałeś cząsteczki organiczne?

W porównaniu z poprzednimi instrumentami ALMA znacznie zwiększyła nasze możliwości obserwacyjne. Łączy w sobie niezwykle wysoką czułość z wysoką rozdzielczością przestrzenną.

Oznacza to, że możemy wykryć słabą emisję w małych skalach, co było niezbędne w naszych badaniach.

Szukaliśmy unikalnych „odcisków palców” tych cząsteczek w danych ALMA, które były bardzo słabe, ale dzięki wyjątkowej jakości danych byliśmy w stanie wykryć ich emisję.

Czy te ustalenia były zaskakujące?

Cząsteczki te były już wcześniej wykrywane w dyskach protoplanetarnych, ale fakt, że udało nam się uzyskać tak ulepszone obserwacje, oznacza, że ​​obfitość tych cząsteczek jest znacznie większa niż wcześniej sądzono.

Ponadto znajdują się one w „wewnętrznych” regionach dysku, w odległości około 50 jednostek astronomicznych, czyli w przybliżeniu tej samej skali, co nasz Układ Słoneczny.

Oznacza to, że znajdujemy znaczne ilości materiałów prebiotycznych (które tworzą cegiełki życia) w skali podobnej do układu planetarnego takiego jak nasz.

W jakich warunkach powstają planety wokół nowych gwiazd?

Odkrycia sugerują, że skład chemiczny dysków, które wydają się formować planety, jest podobny do składu naszego Układu Słonecznego.

Nie wiemy jednak, czy jest to wymagane do powstania planet.

Aby to zbadać, musielibyśmy zbadać skład znacznie większej i statystycznie istotnej próbki dysków protoplanetarnych.

Jest to coś, co ALMA będzie w stanie zrobić w najbliższej przyszłości.

Czy złożone cząsteczki organiczne można znaleźć tylko w dyskach protoplanetarnych?

Złożone cząsteczki organiczne znajdują się w różnych środowiskach w przestrzeni kosmicznej, takich jak gigantyczne obłoki gazu i pyłu, z których ostatecznie powstaną gwiazdy.

Badania sugerują, że cząsteczki takie jak te są „surowymi składnikami” do budowy cząsteczek, które są niezbędnymi składnikami chemii biologicznej na Ziemi – w tym cukrów i zasad kwasu rybonukleinowego (RNA).

Bardziej jak to

Jednak wiele środowisk, w których znajdujemy te złożone cząsteczki organiczne, znajduje się dość daleko od miejsca, w którym naszym zdaniem powstają planety.

Chcieliśmy dowiedzieć się więcej o tym, gdzie i ile tych cząsteczek było obecnych w miejscach narodzin planet – dyskach protoplanetarnych.

Czy obecność takich cząsteczek sugeruje, że na jakiejkolwiek uformowanej planecie mogłoby rozwinąć się życie?

Chociaż nie możemy powiedzieć tego na pewno, przesłaniem do domu jest to, że znajdujemy te „prebiotyczne” cząsteczki w dużych ilościach iw odległościach od ich macierzystej gwiazdy, które są podobne pod względem wielkości do naszego Układu Słonecznego.

Sugeruje to, że w dysku materiału, który tworzy planety, jest mnóstwo surowców niezbędnych do życia.

Co nam to mówi o naszym Układzie Słonecznym?

Trzy z dysków w naszej próbce znajdują się wokół gwiazd typu T Tauri, które są młodszymi wersjami gwiazd podobnych do naszego Słońca.

Te trzy obiekty reprezentują młody gwiezdny etap ewolucji, który może prowadzić do powstania układu planetarnego podobnego do naszego.

Co dalej?

Chcemy wiedzieć, w jaki sposób cząsteczki się tam dostały. Gdyby powstały na miejscu przez reakcje chemiczne w dysku?

A może zostały odziedziczone po wcześniejszej fazie formowania się gwiazd, kiedy dysk został złożony z dużego obłoku gazu i pyłu?

Odpowiedź na te pytania będzie jednym z naszych kolejnych kroków.

Ten wywiad pierwotnie ukazał się w numerze z lutego 2023 r Magazyn BBC Sky at Night.