Scientific Highlight - Februar
Undersøgelse af isskyer i kosmos
I en ny artikel af McClure et al. i Nature Astronomy har lektor Sergio Ioppolo fra Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet undersøgt isområder i interstellare skyer i forsøget på at finde de grundlæggende byggesten til liv. Holdet bag denne undersøgelse omfatter 42 internationale eksperter inden for astrokemi, astrofysik, stjernedannelse og interstellært medium fra 10 lande, som samarbejdede om at indsamle og analysere data fra James Web Space Telescope's IceAge Early Release Science-program. Deres resultater tyder på, at dannelsen af simple og komplekse molekyler, som vi ser i vores solsystem, begynder meget tidligt i et vand-is-rigt miljø.
Er de grundlæggende grundstoffer, der udgør livet (som vi kender det på Jorden), unikke? For at besvare dette spørgsmål må vi følge de essentielle molekylære bestanddele af liv, såsom kulstof (C), brint (H), ilt (O), kvælstof (N) og svovl (S) fra deres dannelse i tætte skyer i universet, og hvordan de bliver inkorporeret i de planetdannende regioner i de skiver, der observeres omkring unge stjerner. Disse bestanddele begynder som elementer fanget i islag, der er dannet oven på støvkorn, og bliver derefter mere komplekse over tid gennem en række kemiske processer, som afhænger af deres miljøforhold. Så hvordan kan vi studere denne proces? Svaret ligger i en kombination af nye observationer, banebrydende laboratorieeksperimenter og omfattende kemisk modellering.
Tætte molekylære skyer er områder i universet, der er rige på gas og støv, men stadig meget fortyndet sammenlignet med jordiske standarder. Grundlæggende atomer og molekyler (f.eks. C, CO2) er indespærret i ismateriale på overfladerne af støvkorn i disse skyer. Disse molekylers vibrationsbevægelse kan observeres ved at studere absorptionsspektret i forhold til det nær- og midt-infrarøde lys fra stjerner, der befinder sig bag disse skyer. Jordbaserede teleskoper og rumobservatorier, såsom Infrared Space Observatory, Spitzer og Akari, har undersøgt den is-kemiske udvikling i unge stjerner. Kemiske vurderinger af is i skyer har dog været begrænset til regioner med lyse stjerner i baggrunden.
I denne undersøgelse rapporterer forskerne om de første fund af de koldeste og mørkeste molekylære isskyer, der nogensinde er observeret omkring to svage baggrundsstjerner, kaldet NIR38 og J110621, ved hjælp af James Webb Space Telescope (JWST). De sammenligner kolonnetæthederne (dvs. et mål for mængden af mellemliggende stof mellem en observatør og det observerede objekt) af de fundne isterninger for både NIR38 og J110621 med de forventede kosmiske indhold af C, O, N og S. Dette gøres, så de kan redegøre for mængden af C, O, N og S i isterne, hvilket er afgørende for at identificere størstedelen af molekylerne for de stjernesystemer og planetsystemer, der vil blive dannet i den molekylære sky. De fandt, at højst 19 % af den samlede mængde O og C, 13 % af den samlede mængde N og 1 % af mængden af S var i is i den tætte sky. Disse tal svarer til det, der tidligere er blevet rapporteret, men nu kan vi spore mængderne af disse grundstoffer tilbage til deres oprindelige tilstand i tætte skyer længe før stjernedannelsens begyndelse.
IceAge Early Release Science-programmet og denne undersøgelse har givet en repræsentativ, ikke-proprietær opgørelse og yderligere videnskabelige datasæt, som kan bruges af stjerneformations- og astrokemiske samfund til at udforske, hvad James Webb-rumteleskopet har at tilbyde, og til at forberede den næste observationscyklus.
Læs artiklen.
Andre referencer: