ALMA results and the region seen in infrared light
This figure shows observations of the first hot core to be found outside the Milky Way with ALMA and a view of the region of sky in infrared light.
Left: Distributions of molecular line emission from a hot molecular core in the Large Magellanic Cloud observed with ALMA. Emissions from dust, sulfur dioxide (SO2), nitric oxide (NO), and formaldehyde (H2CO) are shown as examples. Right: An infrared image of the surrounding star-forming region (based on data from the NASA/Spitzer Space Telescope).
Źródło:T. Shimonishi/Tohoku University, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)Japoński zespół astronomów korzystający z radioteleskopu ALMA odkrył gorącą i zwartą masę złożonych cząsteczek, otaczającą nowo narodzoną gwiazdę. Jest to pierwszy w swoim rodzaju gorący rdzeń molekularny wykryty poza Drogą Mleczną. Ma skład molekularny bardzo różny od podobnych obiektów w naszej własnej galaktyce – co wskazuje, że chemia zachodząca we Wszechświecie może być znacznie bardziej zróżnicowana niż zakładano.

---

Grupa badawcza japońskich astronomów wykorzystała moc Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) do obserwacji masywnej gwiazdy ST11 [1] w sąsiedniej galaktyce karłowanej, Wielkim Obłoku Magellana (LMC). Wykryto emisję od licznych gazów molekularnych. Wskazuje to na odkrycie skoncentrowanego rejonu względnie gorącego i gęstego gazu molekularnego wokół niedawno powstałej gwiazdy ST11. Natrafiono na coś nigdy nie obserwowanego poza Drogą Mleczną — gorący rdzeń molekularny [2].

Takashi Shimonishi, astronom z Tohoku University w Japonii, pierwszy autor publikacji entuzjastycznie tłumaczy: „Jest to pierwsza detekcja pozagalaktycznego gorącego rdzenia molekularnego. Pokazuje to wielkie możliwości nowej generacji teleskopów w badaniach zjawisk astrochemicznych poza Drogą Mleczą.”

Obserwacje ALMA pokazały, że nowo odkryty rdzeń w LMC ba zdecydowanie różny skład chemiczny od podobnych obiektów znanych w Drodze Mlecznej. Najbardziej widoczne sygnatury chemiczne w rdzeniu z LMC dotyczą znajomych molekuł, takich jak dwutlenek siarki, tlenek azotu i formaldehyd — pośród wszechobecnego pyłu. Kilka składników organicznych, w tym metanol (najprostsza cząsteczka alkoholu), ma zaskakująco niski poziom w zbadanym obiekcie. Dla porównania, rdzenie obserwowane w Drodze Mlecznej zawierają szeroki zestaw molekuł organicznych, w tym metanol i etanol.

Artist's impression of the hot molecular core discovered in the Large Magellanic Cloud
This artist’s impression shows the molecules found in a hot molecular core in the Large Magellanic Cloud using ALMA. This core is the first such object to be found outside the Milky Way, and it has significantly different chemical makeup to those found in our own galaxy.
The figure is a derivative work based on material from the following sources: ESO/M. Kornmesser; NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team; NASA/ESA and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI)/HEI.
Źródło:FRIS/Tohoku University

Takashi Shimonishi wyjaśnia: „Obserwacje sugerują, że skład molekularny materii, z której formują się gwiazdy i planety, jest znacznie bardziej zróżnicowany niż zakładaliśmy.”

LMC ma niski poziom pierwiastków innych niż wodór i helu [3]. Zespół badawczy sugeruje, że tak różne środowisko galaktyczne wpłynęło na procesu powstawania molekuł zachodzące w otoczeniu nowo narodzonej gwiazdy ST11. Może to odpowiadać za obserwowane różnice w składzie chemicznym.

Nie jest jasne czy wielkie, złożone cząsteczki wykryte w Drodze Mlecznej występują w gorących rdzeniach molekularnych w innych galaktykach. Złożone molekuły organiczne budzą szczególne zainteresowanie astronomów, ponieważ część jest związana z cząsteczkami prebiotycznymi, które powstały w kosmosie. Nowo odkryty obiekt w jednej z najbliższych galaktycznych sąsiadek jest świetnym celem, który pomoże astronomom zbadać to zagadnienie. Rodzi także inne pytanie: w jaki sposób różnorodność chemiczna galaktyk wpływa na rozwój życia pozaziemskiego?

Uwagi

[1] Pełna nazwa ST11 to 2MASS J05264658-6848469. Młoda masywna gwiazda o tej nazwie to tzw. młody obiekt gwiadowy. Mimo iż obecnie wydaje się być jedną gwiazdą, możliwe że utworzy zwartą gromadę gwiazd albo wielokrotny układ gwiazd. Obiekt był celem obserwacji naukowych, których wyniki sugerują, że ST11 jest otoczony przez gorący rdzeń molekularny

[2] Gorące rdzenie molekularne są (względnie) małe, o średnicy mniejszej niż 0,3 roku świetlnego; mają gęstość ponad biliona (10¹²) cząsteczek na metr sześcienny (znacznie mniej niż ma ziemska atmosfera, ale znacznie więcej niż w ośrodku międzygwiazdowym); są ciepłe, z temperaturą ponad –173 stopnie Celsjusza. Czyni to je o co najmniej 80 stopni Celsjusza cieplejsze niż typowy obłok molekularny, pomimo podobnej gęstości. Gorące rdzenie tworzą się we wczesnej fazie ewolucji masywnych gwiazd i odgrywają kluczową rolę w powstawaniu złożonej chemii w kosmosie.

[3] Reakcje fuzji jądrowej, które zachodzą gdy gwiazda przestaje łączyć wodór w hel, powodują powstawanie cięższych pierwiastków. Są one następnie wyrzucane w przestrzeń gdy masywna gwiazda umiera w eksplozji jako supernowa. Dlatego, wraz z upływem wieku Wszechświata, poziom cięższych pierwiastków wzrasta. Dzięki małemu poziomowi w LMC, galaktyka ta umożliwia nam wgląd w procesy chemiczne, które zachodziły we wcześniejszych latach Wszechświata.

Więcej informacji

Wyniki badań opublikowano w artykule pt. The Detection of a Hot Molecular Core in the Large Magellanic Cloud with ALMA, który ukazał się 9 sierpnia 2016 r. w Astrophysical Journal.

Skład zespołu badawczego: Takashi Shimonishi (Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences & Astronomical Institute, Tohoku University, Japonia), Takashi Onaka (Department of Astronomy, The University of Tokyo, Japonia), Akiko Kawamura (National Astronomical Observatory of Japan, Japonia) oraz Yuri Aikawa (Center for Computational Sciences, The University of Tsukuba, Japonia)

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) to międzynarodowy projekt badawczy realizowany we współpracy pomiędzy ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) oraz National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, przy udziale Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich organizacji, przez NSF we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) i National Science Council of Taiwan (NSC) oraz przez NINS we współpracy z Academia Sinica (AS) na Tajwanie i Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Budowa i użytkowanie ALMA są kierowane przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich organizacji, National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), w imieniu Ameryki Północnej i przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) w imieniu Azji Wschodniej. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia połączone kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i użytkowaniem ALMA.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Krzysztof Czart