Vanduo gyvybei yra ypač svarbus komponentas, bet kaip jis atsiranda? Vandeniui, H2O, susidaryti reikia kiek daugiau nei paprasto vandenilio ir deguonies mišinio. Tam reikalingos specialios sąlygos susidaro kosminių molekulinių debesų gilumoje, kur dulkės apsaugo nuo destruktyvios ultravioletinės šviesos ir padeda vykti cheminėms reakcijoms.
NASA Džeimso Vebo (James Webb) kosminis teleskopas sutelks dėmesį būtent į tokius regionus, siekiant gauti naujų įžvalgų apie vandens ir kitų svarbiausių gyvybės elementų kilmę ir evoliuciją.
Mėlyna naujai gimusios žvaigždės šviesa apšviečia ūką IC 2631. Šis ūkas yra Chamaeleono komplekse, žvaigždžių formavimosi regiono dalyje, kurią astronomai tirs, norėdami daugiau sužinoti apie vandens ir ledo formavimąsi kosmose. Nuotr.: Europos Pietų observatorija (European Southern Observatory, ESO)
Molekuliniai debesys – tarpžvaigždinis dulkių, dujų ir įvairių molekulių mišinys, kuriame yra nuo paprasčiausių vandenilio molekulių iki sudėtingų organinių medžiagų, turinčių anglies.
Molekuliniuose debesyse yra sutelkta didžioji Visatos vandens dalis, jie yra ir vieta, kur gimsta žvaigždės, o apie jas formuojasi planetų sistemos.
Protoplanetinis diskas, supantis jauną žvaigždę. Šiame diske esančių dulkių paviršiuje per tūkstančius metų kaupiasi ledo sluoksniai. Šios kosminės „snaigės“ sulimpa į stambesnes, o vėliau tampa ir besiformuojančių planetų dalimi, taip joms suteikdamos pagrindines gyvybei reikalingas medžiagas. Iliustr.: NASA / JPL-Caltech
Molekulinių debesyse gilumoje, mažų dulkių grūdelių paviršiuje, vandenilio atomai jungiasi su deguonimi, sudarydami vandenį, anglis jungiasi su vandeniliu, sudarydama metaną. Azotas – su vandeniliu, sukurdamas amoniaką. Visos šios molekulės prilimpa prie dulkių grūdelių paviršiaus, sluoksnis po sluoksnio, per milijonus metų.
„Jei mes galėtume geriau suprasti šių molekulių sąveiką, chemines reakcijas, vykstančios tokiose dulkėse, kaip jos keičiasi, formuojantis žvaigždei ir jos planetoms, galėtume įvertinti, ar gyvybei būtini elementai egzistuoja kiekvienoje žvaigždės sistemoje“, – sakė Melisa MacClure (Melissa McClure), šio projekto vadovė, Amsterdamo universiteto mokslininkė.
Viena iš užduočių – nustatyti, kaip įvairių tipų ledas pasiskirstęs žvaigždžių formavimosi regione. Tam bus panaudoti teleskopo didelės skiriamosios gebos spektrografai, kurie suteiks iki penkių kartų geresnį tikslumą, nei bet kuris ankstesnis teleskopas artimojo ir vidutinio infraraudonojo spektro dalyse.
Šis spektras iliustruoja įvairias molekules, kurios gali būti aptiktos žvaigždžių formavimo regionuose. Iliustr: NASA, ESA, M. McClure (Universiteit van Amsterdam), A. Boogert (University of Hawaii)
Teleskopo infraraudonųjų spindulių detektoriais bus stebimos žvaigždės, esančios už molekulinio debesies. Jų šviesai einant pro debesį, dalį jos sugeria ledinės dulkės – stebėdami daugybę fono žvaigždžių, astronomai galės sudaryti įvairių ledo rūšių pasiskirstymo debesyje žemėlapį, taip pat stebėti protožvaigždes pačiame debesyje, kad sužinotų, kaip ultravioletinė spinduliuotė iš šių besiformuojančių žvaigždžių skatina sudėtingesnių molekulių kūrimąsi.
Astronomai Džeimso Vebo teleskopą planuoja nukreipti į Chameleono kompleksą, esantį už 500 šviesmečių nuo Žemės. Jame yra keli šimai besiformuojančių žvaigždžių, iš kurių seniausioms yra apie milijonas metų. Tyrėjų teigimu, šis regionas yra labai įdomus tokiems tyrimams, nes turi visų cheminių komponentų, kuriuos planuojama detaliai ištirti.
Astronomai taip pat tirs ir planetų gimimo vietas – besisukančius dujų ir dulkių diskus, vadinamus protoplanetiniais diskais, kurie supa naujai besiformuojančias žvaigždes. Numatoma, kad naujasis kosminis telekopas leis išmatuoti ledo kiekį ir nustatyti jo tipus zonoje, esančioje iki 8 milijardų kilometrų nuo žvaigždės – tai lygu atstumuis, kuriuo nuo Saulės yra nutolusi nykštukinė Plutono planeta.
„Kometas galima apibūdinti kaip dulkinus sniego kamuolius. Bent jau dalis Žemės vandenynų vandens, tikėtina, buvo atnešta kometų, ankstyvoje Saulės sistemos formavimosi fazėje“, teigia tyrėjai.
Norint geriau suprasti kosminiu teleskopu gautus duomenis, mokslininkams reikės atlikti eksperimentus ir Žemėje. Džeimso Vebo teleskopo spektrografai išskleis gautą infraraudonąją šviesą į spektrą. Skirtingos molekulės sugeria tam tikrų bangos ilgių (arba spalvų) šviesą, todėl spektre atsiranda tamsios linijos.
Laboratorijoje gali matuoti įvairių medžiagų sugerties spektrus ir sukurti įvairiausių molekulių ir jų mišinių „pirštų atspaudų“ duomenų bazę. Aptikus analogiškus sugerties spektrus teleskopo atsiųstuose duomenyse, tyrėjai galės identifikuoti molekulę ar jų grupę, sukūrusią tokias sugerties linijas.
„Laboratoriniai tyrimai padės spręsti du pagrindinius klausimus. Pirmasis – kokios molekulės yra dujų debesyse. Taip pat svarbu suprasti, kaip šiuose debesyse susidaro ledas. Naujo teleskopo duomenys padės sukurti modelius ir leis suvokti ledo susidarymo mechanizmus labai žemoje temperatūroje „, – sakė projekto dalyvė Karina Obreg (Karin Öberg) iš Harvardo-Smitsono Astrofizikos centro (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).
Džeimso Vebo kosminis teleskopas bent dešimtmečiui taps pasaulyje pirmaujančia infraraudonosios spinduliuotės observatorija. Jį planuojama iškelti į kosmosą jau 2019 metais. Tai yra tarptautinis projektas, kuriame dalyvauja NASA, Europos kosmoso agentūra ir Kanados kosmoso agentūra
Webb Telescope to make a splash in search for interstellar water
Daugiau:
Atrasta unikali planetų sistema
„Mokslo sriuba“: didžiausias kosminis teleskopas astronomijos istorijoje
Kosminis teleskopas „Hubble“ padėjo aptikti unikalų Saulės sistemos kosminį objektą
Prasidėjo didžiausio pasaulyje teleskopo statyba
Keplerio teleskopas atskleidė daugiau detalių apie TRAPPIST-1 planetų sistemos atokiausią planetą
„Mokslo sriuba“: didžiausi Lietuvos teleskopai iš arti
Aptikti dviejų protožvaigždžių susidūrimo pėdsakai
VU TFAI Molėtų astronomijos observatoriją papildys naujas žvaigždžių stebėjimo prietaisas