Rázové vlny protostárů jako přírodní laboratoře: Vznikají zde složité molekuly klíčové pro život

Život na Zemi existuje díky tomu, že se prvky spojují a vytvářejí složité organické molekuly. Astrochemie se snaží pochopit, jak příroda vytváří tyto uhlíkové molekuly, které jsou pro život zásadní.

Život na Zemi existuje díky tomu, že se prvky spojují a vytvářejí složité organické molekuly. Astrochemie se snaží pochopit, jak příroda vytváří tyto uhlíkové molekuly, které jsou pro život zásadní. Jeden z klíčových zdrojů těchto molekul představují odtoky emitované protostáry, tedy mladými hvězdami, které ještě nezačaly fúzovat vodík.

Protostáry rostou akumulací plynu a zároveň emitují energii. Jejich energie pochází z rázů na povrchu, které jsou generovány padajícím plynem. Mohou také emitovat vysokorychlostní proudy plynu ve formě astrofyzikálních jetů. Tyto jety odvádějí přebytečný moment hybnosti, což protostárám umožňuje pokračovat v růstu. Zároveň vytvářejí osvětlené rázové vlny v mezihvězdném médiu. Právě v těchto rázových frontách, kde se koncentruje energie a hmota, probíhají intenzivní chemické procesy. Teplo a tlak zde rychle rozkládají některé molekuly a jiné spojují dohromady.

Nedávný výzkum publikovaný v časopise Astronomy & Astrophysics, jehož hlavní autorkou je Laura Busch z Max Planckova institutu pro mimozemskou fyziku, podrobně zkoumá chemii v protostelárních jetech. Vědci se zaměřili na odtoky z protostáru třídy 0 s názvem IRAS 4B1, což je binární hvězda v oblasti NGC 1333, kde se tvoří hvězdy. Zkoumali šokové oblasti, které složité organické molekuly (COMs, tedy molekuly s alespoň šesti atomy a obsahem uhlíku) jak vytvářejí, tak ničí.

V rámci projektu PRODIGE, který využívá radioteleskop Northern Extended Millimeter Array (NOEMA), se podařilo poprvé detekovat tři složité organické molekuly: acetonitril (CH₃CN), acetaldehyd (CH₃CHO) a deuterovaný metanol (CH₂DOH) v odtocích z IRAS 4B1. Acetonitril je významný, protože obsahuje dusík, což je v těchto prostředích relativně vzácné, a hraje důležitou roli v dusíkové chemické síti. Acetaldehyd je zase klíčový pro uhlíkovo-kyslíkovou chemii a jeho přítomnost je silným důkazem, že protostelární prostředí dokáže syntetizovat prebiotickou chemii. Přítomnost deuterovaného metanolu v odtocích je zajímavá, protože by se v horkém prostředí měl rozkládat. Jeho objev naznačuje, že se musel vytvořit v plynu v předhvězdné fázi, poté se uzamkl do ledových plášťů a byl uvolněn rázovými vlnami, aniž by se rozpadl.

Různé molekuly mají odlišné emise, což vědcům umožnilo mapovat jejich přítomnost v odtocích a odhalit oblasti s různými teplotami a hustotami. To ukazuje, že různé molekuly vznikají různými cestami. Další cílená pozorování, podobná těm, která byla provedena u jiného protostelárního odtoku L1157-B1, umožní objevit méně hojné složité organické molekuly a vytvořit komplexní chemický inventář odtoku IRAS 4B1. Spolu s modelovacími snahami to poskytne zásadní informace o procesech vzniku a zániku COMs, stejně jako o struktuře a kinematice odtoků.