دانشمندان "کیت آغازگر شیمیایی" را برای زندگی در زادگاه های سیاره ای کشف کردند

متانول که به عنوان بخشی از کیت آغازگر شیمیایی در اطراف ستاره‌های جوان می‌آید، شگفتی‌های غیرمنتظره‌ای ایجاد کرده است که در نهایت می‌تواند برخی از شرایط تشکیل سیارات و احتمالا حیات در اطراف پیش ستاره‌ها را آشکار کند.

اکتشافات متانول توسط ستاره شناسان با استفاده از ALMA (آرایه بزرگ میلی متری/زیر میلی متری آتاکاما) در صحرای آتاکاما در شیلی، به عنوان بخشی از پروژه ای به نام COMPASS (مولکول های آلی پیچیده در پروتوستارها با بررسی های طیفی ALMA) انجام شد.

ماریا دروزدووسکایا، اخترفیزیکدان دانشگاه برن، که پروژه COMPASS را رهبری می کند، در بیانیه ای گفت: «کار ما بینشی در مورد شیمی پیچیده منظومه های ستاره ای جوان ارائه می دهد و در نهایت قطعه مهمی از پازل در درک منشا حیات است. تیم چند ملیتی Drozdovskaya متشکل از بیش از 30 ستاره شناس در حال تعقیب مولکول های آلی پیچیده، مولکول های بزرگ که شامل اتم های کربن است، در محوطه های ساخت سیاره ای در اطراف یازده ستاره جوان بوده است.

این مولکول‌ها بخشی از موجودی شیمیایی را تشکیل می‌دهند که در نهایت سیاره‌ها و شاید حتی حیاتی را می‌سازد که روزی در آن سیارات زندگی خواهد کرد.

متانول مهم است

متانول (CH 3 OH) از این جهت مهم است که در مناطق ستاره‌دار و سیاره‌ساز بسیار فراوان است. در واقع، این فراوان‌ترین مولکول آلی پیچیده است که در فضای بین ستاره‌ای یافت می‌شود و معمولا در دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره یافت می‌شود.

فراوانی محض آن به این معنی است که از بین تمام مولکول‌های موجود در اطراف ستارگان جوان، متانول ساده‌ترین روش برای تشخیص اشکال مختلف است که در آن اتم‌های هیدروژن معمولی با ایزوتوپ سنگین‌تری از هیدروژن به نام دوتریوم جایگزین می‌شوند.

اینکه چه تعداد مولکول حاوی این ایزوتوپ‌های سنگین‌تر هستند، به شدت به شرایط شکل‌گیری سیارات درون دیسک بستگی دارد.

به همین دلیل است که تیم COMPASS از ALMA برای جست‌وجوی این اشکال متانول در گاز متعلق به دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره در اطراف 11 پیش‌ستاره کم‌جرم استفاده کرد. مشاهدات همچنین به ارزیابی تنوع شیمیایی کلی این دیسک ها کمک کرده است.

ابر مولکولی پرسئوس خانه پیش ستاره IRAS 4A2 (اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech) کشف غیرمنتظره یک مولکول متانول حاوی دوتریوم در دیسک تشکیل سیاره در اطراف تنها یکی از آن 11 ستاره، یعنی ستاره جوان IRAS 4A2، واقع در حدود هزار سال نوری دورتر در ابر مولکولی پرسئوس، انجام شد.

IRAS به ماهواره نجومی فروسرخ اشاره دارد که یک ماموریت مشترک ناسا-بریتانیا-هلند بود که در سال 1983 پرتاب شد و اولین بار این ستاره جوان را به عنوان منبع نور فروسرخ از طریق گاز و غبار غلیظ ابر مولکولی شناسایی کرد.

تیم COMPASS همچنین انتشار میزر متانول را از بیش از نیمی از 11 پیش ستاره کشف کرد که به جوانترین ستاره ها علاقه داشت. میزر یک نسخه مایکروویو از لیزر است به این معنا که انتشار مایکروویو در حال تحریک و سپس تقویت است، اما میزرهای اخترفیزیکی به طور طبیعی رخ می‌دهند، اغلب در جبهه‌های شوک زمانی که مولکول‌های متانول با هم برخورد می‌کنند و برانگیخته می‌شوند.

میزرهای متانولی قبلا در دیسک های تشکیل دهنده سیاره در اطراف پیش ستاره های متلاطم با جرم بالا شناسایی شده بودند، اما مشاهدات COMPASS اولین تشخیص آنها در اطراف پیش ستاره های کم جرم تر است.

دروزدووسکایا می‌گوید: «این واقعیت که اکنون در یک پیش‌ستاره کم جرم نیز یافت شده است، نشان می‌دهد که شرایط فیزیکی شدید محلی می‌تواند مشابه ستارگان پرجرم در آنجا حاکم باشد و درک قبلی ما از شکل‌گیری ستارگان خورشید مانند را به چالش می‌کشد.

برخی از آنتن‌های آرایه ALMA واقع در صحرای آتاکاما (اعتبار تصویر: ESO/C. Malin) این یافته نشان می‌دهد که میزرهای متانولی محصول مشترک همه دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره هستند و بنابراین با فرآیندهایی تولید می‌شوند که در تولد ستاره و سیاره، بدون توجه به جرم پیش‌ستاره، جهانی هستند.

به عنوان مثال، انفجارهای حرارتی ستاره در حال رشد در حین انباشت گاز از محیط اطراف خود، می تواند شوک هایی را در یک دیسک تشکیل دهنده سیاره ایجاد کند و فعالیت میزر را در متانول فراوان تحریک کند.

Drozdovskaya با اشاره به میزرهای متانول و مولکول های متانول غنی از دوتریوم در اطراف IRAS 4A2 گفت: "هر دو نتیجه نشان می دهد که اندازه گیری های طیف سنجی با کارایی بالا مانند اندازه گیری های COMPASS با ALMA برای تشخیص پدیده های شیمیایی نادر و قبلا ناشناخته چقدر مهم است." آنها نشان می دهند که ما هنوز چقدر باید در مورد فرآیندهای شیمیایی در سیستم های پیش ستاره ای جوان بیاموزیم.

یک دیسک پیش سیاره ای حاوی مواد گازی و غبارآلود است که سیارات و قمرهای آنها را به وجود می آورد. در برداشت این هنرمند چند سیاره از قرص بیرون آمده اند. (اعتبار تصویر: دانشگاه کپنهاگ/لارس بوخهاو) یافته‌های جدید حداقل شروع به پاسخ دادن به برخی سؤالات کرده‌اند، مانند اینکه چگونه تنوع در این کیت آغازگر شیمیایی از ستاره‌ای به ستاره دیگر متفاوت است، با ALMA که برخی تفاوت‌های ظریف مانند تغییرات فراوانی گونه‌های مولکولی حاوی اکسیژن و نیتروژن در میان یازده ستاره را تشخیص می‌دهد.

با این حال، سؤالات در مورد چگونگی پدید آمدن شیمی منظومه های ستاره ای جوان و تأثیر آن بر تکامل آن سیستم ها بی پاسخ مانده است.

در حال حاضر، تیم COMPASS در حال مطالعه دقیق و سیستماتیک داده‌های مربوط به انواع مختلف مولکول‌های کشف‌شده در مشاهدات ALMA است و مطالعات بعدی را با سایر امکانات از جمله تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) آماده می‌کند.

درروزدووسکایا گفت: «تحلیل همه داده‌های جمع‌آوری‌شده چندین سال دیگر طول خواهد کشید.

اولین نتایج COMPASS در هفت مقاله [1، 2، 3، 4، 5، 6، 7] در شماره اکتبر 2026 مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.