Zvětšit obrázek

Molekuly (některé) objevné pomocí GBT. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF)

Astronomové se zaměřili na Sagittarius B2(N) – část obřího prachoplynného oblaku Sgr B2 ležícího ve vzdálenosti asi 25 000 sv.l. od Země nedaleko středu naší Galaxie.

Zvětšit obrázek

Koloběh vzniku hvězd a planetárních soustav; a komety a meteory jako „rozsévači“ života. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Celková hmotnost Sgr B2 je asi 3 milióny Sluncí, průměr má asi 170 sv.l. a hustotu 3000 atomů vodíku /cm3 (tj. 20 až 40krát víc než hustota typických molekulových mraků).Vnitřní struktura tohoto mraku je složitý komplex s měnícími se hustotami i teplotami. Mrak je rozdělený do tří hlavních jader - severního (N), centrálního (M) a jižního (S). Remijanovým týmem zkoumaný molekulový mrak Sgr B2(N) představuje severní jádro.

„Mraky jako tento [Sgr B2(N)] jsou základním materiálem pro nové hvězdy a planety. Víme, že prebiotické molekuly v takovýchto mracích vznikají dávno před tím, než se zformují hvězdy a planety. Proto existuje velká šance, že by si některá z těchto mezihvězdných molekul mohla najít cestu k povrchu mladých planet jako byla raná Země a zahájit chemii života. Nyní můžeme poprvé velmi důkladně a metodicky hledat v mracích všechny chemické látky,“ řekl Anthony J. Remijan (NRAO).

Národní radioastronomická observatoř NRAO (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia) staví a spravuje největší radioteleskopy současnosti. Pod správu NRAO patří radioteleskop GBT, Arecibo, sítě VLA a VLBA a spolu s Evropskou jižní observatoří ESO staví radioteleskopickou síť ALMA.

Zvětšit obrázek

100m radioteleskop GBT (Západní Virginie). Kredit: NRAO

Radioteleskop GBT (Robert C. Byrd Green Bank Telescope, Green Bank, Západní Virginie, USA) je největší pohyblivý radioteleskop o průměru sběrné plochy 100 x 100 m, proto se označuje jako „100m“. Hlavní odraznou plochu tvoří 2004 hliníkových panelů. Na výšku má radioteleskop 150 m a hmotnost 7300 tun (7,3 miliónů kg, tj. téměř 20 Boeingů 747). Dokáže se natočit s přesností jedné obloukové vteřiny! (Pod takovým úhlem spatříte lidský vlas ve vzdálenosti 2 m!) Ve středu „talíře“ nemá sérii podpůrných zařízení, které snižují velikost přijímací plochy. Navíc se tím eliminují rušivé odrazy a difrakční jevy. A netradiční montáž umožňuje radioteleskopu monitorovat celou oblohu bez omezení (od 5° nad obzorem). Radioteleskop zachytí signál přibližně miliardkrát slabší než jaký vysílají AM radiostanice. Proto byl umístěn do oblasti tzv. „zóny radiového ticha“, tj. oblasti v níž jsou jakékoliv zdroje radiových vln pod přísnou kontrolou.

Zvětšit obrázek

Vznik složitějších molekul na prachových částicích. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

V minulých třech letech Remijan a jeho kolegové použili „100m“ radioteleskop GBT k objevení 10 nových mezihvězdných molekul. Podle Remijana jde o čin, který je nepřekonatelný v tak krátkém čase jakýmkoliv dalším týmem nebo dalekohledem.

Vědci objevili tyto molekuly proto, že je vysloveně hledali. Avšak nyní mění svou strategii – navrhují hledat jakékoliv molekuly aniž by předem věděli, co najdou. Navíc poskytnou svá data dalším vědcům s nadějí, že se urychlí proces objevu. Remijanův výzkumný tým představil  svůj plán na 212. konferenci AAS (American Astronomical Society meeting, St. Louis, Missouri, 1. – 5. června 2008).

Zvětšit obrázek

Roznášení prebiotických molekul kometami. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Rotující a vibrující molekuly vysílají rádiové vlny na specifických frekvencích. Každá molekula má unikátní frekvenci, která se ve spektru projeví jako spektrální čára -„otisk prstu“ identifikující molekulu. Laboratorní testy mohou určit typ spektrálních čar, které odhalí specifickou molekulu.

Většina minulých objevů začala identifikací typu molekuly v laboratoři a teprve pak začalo hledání požadovaných spektrálních čar pomocí radioteleskopů na obloze. Doposud bylo v mezihvězdném prostoru takto nalezeno víc než 140 různých molekul.

Nová studie proces obrací. Astronomové pomocí radioteleskopu GBT odhalí všechny spektrálních čáry v mezihvězdném prachoplynném mraku. Pak se pokusí pomocí speciálního software pro „dolování“ dat (software data-mining) přiřadit ke spektrálním čarám molekuly.

Zvětšit obrázek

Jádro naší Galaxie. Kredit: Kasein, LaRosa, Lazio, Hyman/Naval Research Laboratory

 

Ribosa (Hemiacetálová α-forma v Haworthově projekci). Kredit: wikipedia

Astronomové provedou důkladný průzkum mezihvězdného mraku v širokém rozsahu radiofrekvencí od 300 MHz do 50 GHz. Tato technika umožní objevit molekuly, které při užším rozsahu unikaly pozorování.

„Tato strategie na frekvencích od 300 MHz do 50 GHz nebyla před GBT možná. Ohromné schopnosti dalekohledu nám umožňují otevřít celou novou éru astrochemie,“ řekl Jan M. Hollis (Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland).

„Podle dřívějších studií existuje řada složitějších, prebiotických molekul, o nichž si myslíme, že jsou přítomné v takovýchto mracích. Ale pouze s GBT najdeme důkaz, který potřebujeme,“ řekl Remijan.

„Složitější organické molekuly vytvořené v mezihvězdném prostoru jsou nepochybně základním stavebním blokem astrobiologie. Obrovský pokrok v našem chápání fyzikálních podmínek v mraku a prvních chemických kroků směřujících k životu vznikne po kompletním inventáři molekul v mraku,“ řekl Phil Jewell (NRAO).

Zvětšit obrázek

Jan M. Hollis: „Vesmír je sladký“. Kredit: NASA/GSFC

Remijanův tým plánuje uvolnit svá data pořízená GBT pro vědeckou veřejnost. Navíc poskytnou i software, který umožní dalším vědcům efektivně „dolovat“ data pro kontrolní důkazy nových molekul.

„Existuje velké množství dostupných laboratorních dat radiových otisků mnoha molekul. Software data-mining umožňuje efektivně přiřazovat laboratorní spektrální čáry k těm, které pozorujeme v mezihvězdných mracích,“ řekl Frank Lovas (National Institute for Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland).

 

Glykolaldehyd. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Astronomové radioteleskopem GBT již v roce 2004 detekovali molekuly jednoduchého cukru (glykolaldehydu) v extrémně chladných částech oblaku Sagittarius B2 (8 K, tj. -265 ^oC; při této teplotě ustává veškerý pohyb molekul). V teplejších oblastech mraku objevili stejné molekuly v roce 2000.

Glykolaldehyd je členem homologické řady aldehydických cukrů. Je to vlastně jednodušší příbuzný cukru, kterým si sladíme kávu. Osmiatomový glykolaldehyd (2 atomy uhlíku, 2 atomy kyslíku a 4 atomy vodíku;

Zvětšit obrázek

Phil Jewell (NRAO)

C₂H₄O₂) může v kombinaci s jinými molekulami vytvořit i složitější cukry jako je Ribosa nebo Glukosa. Ribosa (C₅H₁₀O₅) už je základním stavebním kamenem nukleokyselin DNA a RNA, které jsou nositeli genetického kódu živých organismů.

Na Zemi probíhá většina chemických reakcí za přítomnosti kapalné vody. V kosmickém prostředí jsou podmínky jiné, proto většina molekul vzniká na mikroskopických zrníčkách prachu, ať už na povrchu či pod povrchem. Při formování hvězd dochází k rázovým vlnám a v prachoplynném oblaku dochází ke vzájemným srážkám zrníček a tím i  ke spojování jednoduchých molekul a vzniku molekul složitějších. Formování planetárních soustav je „horký“ proces, při němž jsou všechny organické molekuly pravděpodobně zničeny. Nové studie však ukázaly, že podobné molekuly mohou vznikat i ve velmi studených oblastech, jakými jsou okrajové oblasti mladých planetárních soustav. A odtud pak prebiotický materiál mohou komety roznášet mezi jednotlivými planetárními soustavami a „zasít“ život na mladou planetu.

Zdroj:
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/07/080703153412.htm
http://www.nrao.edu/pr/2008/molmine/
http://www.nrao.edu/pr/2004/coldsugar/