Kilkaset lat świetlnych od Ziemi (która jest wyjątkowo blisko z kosmicznego punktu widzenia) znajduje się tajemnicza, mglista przestrzeń zwana obłokiem molekularnym Chamaeleon I. W już zimnym i ciemnym wszechświecie ten mglisty gwiezdny żłobek jest uważany za jeden z najzimniejszych i najciemniejszych znanych dotychczas rejonów. I to często w najbardziej zacienionych zakątkach kosmosu znajdujemy najjaśniejszy żar ewolucji i historii naszego wszechświata.
W poniedziałek w czasopiśmie Nature naukowcy współpracujący z Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba ogłosili, że skierowanie tej maszyny w stronę Chamaeleona I ujawniło oszałamiającą menażerię lodowych cząsteczek ukrytych w chmurze. Ale to nie są zwykłe stare cząsteczki. Są rodzajem międzygwiezdnych cegieł, które pewnego dnia połączą się w następną generację gwiazd, planet – i potencjalnie nawet doprowadzą do powstania życia, jakie znamy.
Rzeczywiście, oprócz strukturalnych kawałków lodu, takich jak zamrożony dwutlenek węgla, amoniak i woda, JWST udało się również wykryć dowody na to, co jest znane jako „cząsteczki prebiotyczne” w chmurze, zgodnie z komunikatem prasowym na temat znaleziska. Odnosi się to po prostu do określonych substancji chemicznych, o których wiadomo, że sprzyjają odpowiednim warunkom dla prekursorów życia.
„Nasza identyfikacja złożonych cząsteczek organicznych, takich jak metanol i potencjalnie etanol, sugeruje również, że wiele układów gwiazd i planet rozwijających się w tym konkretnym obłoku odziedziczy cząsteczki w dość zaawansowanym stanie chemicznym” – mówi Will Rocha, astronom z Leiden Observatory, który przyczynił się do odkrycie – czytamy w oświadczeniu. „Może to oznaczać, że obecność molekuł prebiotycznych w układach planetarnych jest powszechnym skutkiem formowania się gwiazd, a nie unikalną cechą naszego własnego Układu Słonecznego”.
Innymi słowy, może ludzie, kwiaty i ziemskie drobnoustroje nie są tak wyjątkowe. Może nie jesteśmy sami we wszechświecie, ponieważ składniki, które nas stworzyły, są niezwykle powszechnymi produktami ubocznymi młodych gwiazd, które wyrosły na duże, złe słońca.
OK, żeby było jasne, nie oznacza to, że znaleźliśmy dowód na życie pozaziemskie lub coś tak drastycznego. To znaczy, nie wiemy dokładnie, co stanie się z tymi unoszącymi się w chmurze cząsteczkami w miarę upływu czasu, gdy tak naprawdę zaczną się formować sobowtóry mini-słonecznych systemów.
Jednak otwiera pewne (bardzo wstępne) możliwości polowania. „Te obserwacje otwierają nowe okno na ścieżki powstawania prostych i złożonych cząsteczek, które są potrzebne do stworzenia cegiełek życia” – powiedziała w oświadczeniu Melissa McClure, astronom z Leiden Observatory i główna autorka artykułu.
Śledzenie chmury kameleona
Krótko mówiąc, JWST działa przy użyciu pozłacanych luster i zaawansowanych technologicznie instrumentów do wykrywania określonych długości fal światła, które mieszczą się w obszarze podczerwieni widma elektromagnetycznego.
Ta infografika ilustruje widmo energii elektromagnetycznej, podkreślając fragmenty wykryte przez teleskopy kosmiczne NASA: Hubble, Spitzer i Webb.
NASA i J. Olmsted [STScI]
Światło podczerwone bardzo różni się od zwykłego światła, do którego jesteśmy przyzwyczajeni widzieć gołym okiem. W przeciwieństwie do tego ostatniego, znanego jako światło widzialne, fale podczerwone są dla nas zasadniczo niewidoczne. Jednak dużo światła emanującego z różnych obszarów wszechświata – szczególnie z wnętrza obłoków gwiazdotwórczych – dociera do naszego punktu obserwacyjnego na Ziemi jako niewidzialne światło podczerwone.
Dlatego JWST to taka wielka sprawa.
Ta maszyna jest dosłownie skonstruowana do dekodowania całego tego głębokiego kosmicznego światła podczerwonego i przekształcania go w coś zrozumiałego dla naszych umysłów i technologii – wyjaśniając bogactwo kosmicznych tajemnic, które inaczej byłyby chronione przed naszym wzrokiem.
I, jak się domyślacie, podczas gdy JWST obserwował Chamaeleona I, wychwycił kilka fal podczerwonych związanych z lodowymi cząsteczkami ukrytymi we mgle i zamienił je w informacje przyswajalne przez zespół naukowców obsługujących teleskop.
Zasadniczo światło emitowane przez gwiazdę na tle chmury dotykało wszystkiego na swojej drodze w drodze do soczewek JWST, znajdujących się milion mil od naszej planety. Mówiąc dokładniej, gdy fale przechodziły przez samą chmurę, wchodziły w kontakt ze wszystkimi cząsteczkami lodu unoszącymi się w środku.
W ten sposób część światła gwiazd została pochłonięta przez te lodowe cząsteczki, pozostawiając po sobie coś w rodzaju odcisku palca. Takie odciski palców nazywane są liniami absorpcyjnymi – i po przeanalizowaniu mogą pomóc wydedukować, co je stworzyło. W tym przypadku odciski palców doprowadziły naukowców do poznania oczywiście cząsteczek lodu.
„Po prostu nie moglibyśmy zaobserwować tych lodów bez Webba” – powiedział w oświadczeniu Klaus Pontoppidan, naukowiec projektu Webb w Space Telescope Science Institute, który był zaangażowany w te badania. „W regionach, które są tak zimne i gęste, większość światła gwiazdy tła jest blokowana, a znakomita czułość Webba była niezbędna do wykrycia światła gwiazdy, a tym samym zidentyfikowania lodu w obłoku molekularnym”.
Te wykresy pokazują dane spektralne z trzech instrumentów Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Oprócz prostych lodów, takich jak ten z wody, zespół naukowy był w stanie zidentyfikować zamrożone formy szerokiej gamy cząsteczek, od dwutlenku węgla, amoniaku i metanu po najprostszą złożoną cząsteczkę organiczną, metanol.
NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
Idąc dalej, zespół zamierza zobaczyć, jak te lody i składniki prebiotyczne ewoluują w czasie w Chamaeleonie I, gdy w regionie zaczynają pojawiać się dyski formujące planety. Jak wyjaśnił McClure, „to powie nam, która mieszanina lodu – a zatem które pierwiastki – może ostatecznie zostać dostarczona na powierzchnie egzoplanet typu ziemskiego lub włączona do atmosfer gigantycznych planet gazowych lub lodowych”.
