Sebuah pasukan antarabangsa yang diketuai dari Sepanyol telah mengenal pasti dalam a galaksi yang terletak kira-kira 1.300 bilion tahun cahaya jauhnya satu deposit besar molekul organik kecil, begitu banyak sehingga model teori semasa tidak dapat menjelaskannya. Penemuan ini dimungkinkan berkat pemerhatian inframerah teleskop angkasa james webb, mampu menembusi tirai gas dan habuk padat yang menyembunyikan jantung galaksi jenis ini.
Kajian ini menandakan titik perubahan bagi astrobiologi dan kimia antara bintangkerana ia membolehkan kita memerhatikan "secara langsung" proses pembentukan, pemusnahan dan transformasi molekul organik dalam persekitaran yang ekstrem. Keputusan menunjukkan bahawa teras galaksi ini berfungsi sebagai galaksi sebenar kilang kosmik sebatian organik, dikuasakan oleh tindakan sinar kosmik yang terpancar dari lubang hitam pusatnya.
Satu kajian dengan sentuhan Sepanyol dalam galaksi yang melampau
Kerja-kerja ini diketuai oleh Pusat Astrobiologi (CAB, CSIC-INTA)Kajian ini melibatkan penyertaan Institut Fizik Asas (IFF-CSIC), Universiti Alcalá (Madrid), dan Universiti Oxford (United Kingdom). Keputusan telah diterbitkan dalam jurnal tersebut. Astronomi AlamIni menggariskan kerelevanan antarabangsa kemajuan ini dan meletakkan komuniti saintifik Sepanyol di barisan hadapan dalam penggunaan saintifik James Webb.
Galaksi merupakan protagonis kajian ini. IRAS 07251-0248sistem yang dikategorikan sebagai Galaksi Inframerah Ultrabercahaya (ULIRG)Objek jenis ini biasanya terbentuk selepas perlanggaran dua galaksi besar, satu kejutan ganas yang mencetuskan aktiviti tenaga yang sangat kuat dan menghasilkan sejumlah besar debu kosmikDalam kes ini, perlanggaran telah menyelubungi nukleus galaksi sepenuhnya dalam awan padat yang menyerap cahaya yang boleh dilihat dan ultraungu, menukarkannya kepada haba yang dipancarkan semula dalam inframerah.
Tepat sekali disebabkan oleh lapisan debu legap itu, teleskop optik tradisional hampir tidak dapat mengumpulkan sebarang maklumat tentang bahagian dalam IRAS 07251-0248. Walau bagaimanapun, galaksi Ia bersinar dengan keamatan luar biasa dalam inframerah.Ini menjadikannya sasaran ideal untuk instrumen teleskop James Webb. Disebabkan kepekaannya, adalah mungkin untuk mengkaji kawasan yang, sehingga kini, masih di luar jangkauan pemerhatian kita.
Menurut penulis, galaksi ini adalah antara lebih tersembunyi yang diketahuiTetapi kegelapan inilah, secara paradoks, yang mewujudkan persekitaran yang sempurna untuk perkembangan kimia kompleks. Di kawasan padat ini, yang terlindung daripada sinaran yang paling merosakkan, habuk dan gas boleh menjalani proses fizikal yang menggalakkan pembentukan molekul yang semakin kompleks.
Dari perspektif Eropah, kajian ini menggambarkan peranan utama konsortium saintifik tempat mereka bekerjasama. Institusi Sepanyol dan British menggunakan infrastruktur antarabangsa seperti James Webb atau Balai Cerap ALMA, yang pembinaan dan operasinya mempunyai Agensi Angkasa Eropah (ESA) sebagai rakan kongsi utama NASA.
Mata inframerah James Webb dan inventori kimia yang belum pernah terjadi sebelumnya
Untuk menguraikan bahagian dalam IRAS 07251-0248 yang berdebu, pasukan itu telah menggunakan pemerhatian spektroskopi Teleskop Angkasa James Webb (JWST) dalam julat 3 hingga 28 mikron, jalur inframerah yang amat sesuai untuk belajar kawasan yang sangat gelap disebabkan oleh habuk. Data daripada dua instrumen utama telah digabungkan: NIRSpec (Spektrograf Inframerah Berhampiran) dan MIRI (Instrumen Inframerah Pertengahan).
Spektrum ini membolehkan pengesanan "cap jari" kimia spesies yang berbeza dalam gas dan pepejal. Secara khususnya, tandatangan spektrum yang berkaitan dengan molekul organik telah dikenal pasti dalam fasa gaskepada ais (seperti ais air) dan kepada pelbagai jenis butiran debu kaya karbon. Dengan menganalisis kecerahan dan bentuk isyarat ini, para penyelidik telah dapat menganggarkan kelimpahan dan suhu daripada pelbagai spesies kimia.
Hasilnya adalah inventori yang sangat kaya dengan molekul organik keciljauh melebihi jangkaan. Antara spesies yang dikesan ialah benzena (C₆H₆), metana (CH₄), asetilena (C₂H₂), diasetilena (C₄H₂), dan triasetilena (C₆H₂). Tambahan pula, buat pertama kalinya, [perkara berikut telah dikesan] radikal metil (CH₃) di luar Bima Sakti, satu peristiwa penting yang membuka pintu untuk mengkaji dengan lebih terperinci proses yang menghasilkan molekul yang lebih kompleks.
Sebahagian daripada molekul ini hanya diperhatikan sehingga kini dalam persekitaran yang agak dekat: kawasan Sistem SuriaKawasan-kawasan tertentu dalam Bima Sakti atau galaksi kerdil seperti Awan Magellan mengandunginya, walaupun dalam kuantiti yang jauh lebih kecil. Kehadiran inventori sebatian organik yang begitu besar dan melimpah ruah dalam galaksi yang begitu jauh mencabar ramalan model kimia semasa.
Ismael GarcÃa Bernete, seorang penyelidik di CAB dan penulis pertama kertas kerja itu, menekankan bahawa mereka telah menemui kelimpahan yang jauh melebihi jangkaan Simulasi tersebut mendedahkan "kerumitan kimia yang tidak dijangka" yang memaksa kita untuk menyemak semula pemahaman kita tentang evolusi kimia dalam nukleus galaksi yang sangat kabur. Menurut penjelasan tersebut, senario ini membayangkan kewujudan sumber karbon berterusan yang memastikan penghasilan molekul organik yang intensif ini aktif.
Selain gas, data menunjukkan sejumlah besar bahan pepejal dalam bentuk ais dan butiran debu yang kaya dengan karbon. Gabungan fasa pepejal dan gas ini penting untuk menjelaskan bagaimana molekul berkumpul dan pecah dalam medium antara bintang, terutamanya dalam persekitaran yang ekstrem seperti teras ULIRG.
Sinar kosmik dan lubang hitam: enjin kilang organik
Selain menyusun katalog kimia, kajian ini mencadangkan mekanisme fizikal untuk menjelaskan bagaimana ia dihasilkan. penghasilan molekul organik yang cekap sedemikianModel yang dicadangkan menunjukkan bahawa kuncinya terletak pada sinaran kosmik, zarah bertenaga sangat tinggi yang berkaitan dengan aktiviti lubang hitam yang amat besar yang menetap di pusat IRAS 07251-0248.
Dalam medium antara bintang galaksi ini terdapat kelimpahan yang luar biasa serbuk kaya karbon dan hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH), molekul kompleks yang terdiri daripada cincin karbon. Apabila sinar kosmik melalui kawasan padat ini, ia berlanggar dengan butiran debu dan PAH, lalu mencetuskan proses pemecahan dan hakisan pada skala mikroskopik.
Pengeboman berterusan ini bertindak sebagai sejenis "penggilap kosmik," memecahkan struktur yang lebih besar kepada kepingan yang semakin kecil. Dengan cara ini, a sumber karbon dan serpihan molekul yang berterusan Ini mendorong pembentukan sebatian seperti metana, benzena, asetilena dan radikal metil. Dalam erti kata lain, proses yang sama yang memusnahkan molekul kompleks secara serentak menghasilkan sup kimia yang sangat kaya dengan molekul yang lebih ringkas.
Pasukan itu telah menemui korelasi antara keamatan pengionan dihasilkan oleh sinar kosmik dan kelimpahan hidrokarbon tertentu, yang mengukuhkan tafsiran ini. Daripada memainkan peranan sekunder, zarah bertenaga dan persekitaran ekstrem nukleus galaksi menjadi daya penggerak utama di sebalik "kimia organik yang tidak terkawal" ini.
Dari sudut pandangan evolusi galaksi, mekanisme ini menunjukkan bahawa teras yang sangat kabur Kawasan-kawasan ini mungkin jauh lebih aktif secara kimia daripada yang difikirkan sebelum ini. Jauh daripada sekadar sinki untuk habuk dan gas, kawasan-kawasan ini akan berfungsi sebagai kilang molekul organik dengan keupayaan untuk mempengaruhi komposisi kimia kawasan galaksi yang luas dari semasa ke semasa.
Implikasi untuk kehidupan dan untuk penerokaan alam semesta tersembunyi
Walaupun kajian ini tidak tertumpu pada pengesanan kehidupan, ia mempunyai implikasi langsung untuk memahami Bagaimanakah kerumitan kimia bermula? yang, dalam persekitaran yang sesuai, boleh membawa kepada proses prebiotik. Molekul kecil yang dikenal pasti, seperti metana atau benzena, dianggap bata asas yang, melalui tindak balas berturut-turut, boleh menimbulkan struktur organik yang lebih besar dan lebih canggih.
Dalam erti kata ini, penemuan ini menunjukkan bahawa alam semesta boleh menyimpan banyak lagi kawasan yang kaya dengan sebatian organik Ini lebih daripada yang difikirkan sebelum ini, terutamanya dalam nukleus galaksi yang sangat kabur, yang sehingga kini hampir tidak kelihatan dalam julat spektrum lain. Setiap persekitaran baharu di mana kimia organik yang kaya disahkan meluaskan julat senario di mana keadaan untuk kehidupan boleh timbul.
Bagi komuniti saintifik Eropah, karya ini juga merupakan demonstrasi praktikal tentang Potensi James Webb untuk meneroka "alam semesta tersembunyi": kawasan di mana habuk menghalang cahaya yang boleh dilihat tetapi membenarkan sinaran inframerah melaluinya. Gabungan keupayaan teknologi teleskop dan pengetahuan kumpulan penyelidikan seperti CAB atau IFF-CSIC membuka pintu kepada kempen sistematik untuk mengkaji galaksi inframerah ultrabercahaya dan nukleus aktif yang lain.
Tambahan pula, penemuan ini membantu memperhalusi model yang menerangkan bagaimana hidrokarbon terbentuk, tumbuh dan dimusnahkan dalam medium antara bintang. Sehingga kini, keseimbangan antara pemusnahan molekul kompleks melalui radiasi atau perlanggaran dan pembentukan spesies organik baharu tidak difahami dengan baik. Keputusan daripada IRAS 07251-0248 memberikan bukti pemerhatian yang jelas tentang mekanisme di mana kemusnahan, jauh daripada memperlahankan kimia, mendorongnya.
Dengan semua ini, galaksi yang dikaji menjadi galaksi sebenar makmal semula jadi untuk menyiasat lebih lanjut bagaimana habuk, gas, medan radiasi dan sinar kosmik berinteraksi dalam penjanaan molekul organik. Penulis berharap pemerhatian masa depan dengan James Webb dan teleskop lain akan membolehkan mereka membandingkan IRAS 07251-0248 dengan nukleus lain yang tidak jelas dan menilai sama ada jenis "kilang" kimia ini luar biasa atau, sebaliknya, ciri umum dalam sejarah evolusi banyak galaksi.
Semuanya menunjukkan bahawa masih banyak yang perlu dipelajari tentang kawasan tersembunyi ini: Inventori molekul organik yang "binatang" Dikesan dalam IRAS 07251-0248 hanyalah langkah pertama dalam barisan penyelidikan yang menjanjikan untuk mentakrifkan semula pandangan kita tentang kimia kosmos, peranan lubang hitam dalam transformasi jirim, dan potensi teleskop James Webb untuk mendedahkan alam semesta yang jauh lebih kaya dan lebih dinamik daripada yang kita bayangkan.
