A Földtől mintegy ezer fényévre, a Perseus-molekulafelhőben található IRAS 4A2 jelű csillagkezdemény (protocsillag) környezetében először mutatták ki a csillagközi anyagban a metanol teljesen, vagyis négyszeresen deuterált változatát. A kutatásban részt vett Kóspál Ágnes, a HUN-REN CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet tudományos tanácsadója is, aki részletesen mesélt az Origónak az elért eredményekről.

A Perseus-molekulafelhő egyik fiatal csillagánál sikerült kimutatni a metanol ritka, nehéz formáját. A mostani az első alkalom, hogy ezt a molekulát az űrben észlelték
Fotó: IRAP Toulouse/KonkolyAz egyik legkülönlegesebb metanolváltozat nyomában

A metanol a legegyszerűbb alkohol, amely gyakran előfordul a csillagközi térben. 

• Hagyományos formájában négy hidrogénatomot tartalmaz, melyek atommagja egyetlen protonból áll. 
• A most azonosított molekulában azonban mind a négy hidrogént deutérium helyettesíti, azaz atommagjukban a proton mellett egy neutron is található. 

Ezt a ritka szerkezetet teljesen deuterált metanolnak nevezik.

E különleges metanolváltozat rendkívül hideg és sűrű gázfelhőkben, nagyjából mínusz 250 Celsius-fokon tud hatékonyan kialakulni. Mivel a közönséges metanol jóval tágabb feltételek mellett is létrejöhet, a nehéz változat lényegesen több információt hordoz a csillagkeletkezést megelőző korai időszakról.

„A teljesen deuterált metanol a csillagközi porfelhők legkorábbi, leghidegebb szakaszának kémiai lenyomatát őrzi”

 – magyarázta Kóspál Ágnes.

A metanolmolekulák eredetileg a csillagközi porszemcsék jégburkában keletkeznek, az ALMA rádióantenna-rendszer segítségével azonban már a gázfázisban is megfigyelhetők. A csillagkezdemény körüli forróbb övezetben ugyanis a jég elpárolog, kiszabadítva a benne rekedt vegyületeket. A chilei mérések a molekulák jellegzetes rádiós „ujjlenyomatát” érzékelik, így a felmelegedett gázból is pontosan kiolvashatók a korábbi, hideg korszak nyomai.

A vártnál is meglepőbb arányok

Noha a teljesen deuterált metanol jelenlétére számítottak a szakemberek, a molekula különféle nehéz változatainak aránya meglepetést okozott. A háromszorosan deuterált metanolnak az egyszeresen deuterált változathoz viszonyított aránya jóval magasabb volt annál, mint amit az elméleti modellek előre jeleztek.

„Egyelőre nem értjük pontosan, mi áll e magas arány hátterében”

 – mutatott rá Kóspál Ágnes.

Ez a jelentős eltérés arra utal, hogy a jelenlegi kémiai modelljeink még hiányosak, és egy lényeges folyamat hiányzik a leírásból.

A közel ezer fényévre lévő Perseus csillagkeletkezési régió
Fotó: STOCKTREK IMAGES / NASA/ESA/STScIKezdőlökés az élet megjelenéséhez

A metanol és más szerves molekulák a porszemcsékhez tapadva később bekerülhetnek a fiatal csillag körül formálódó bolygóképző korongba. A jeges szemcsék az idők során összetapadnak, egyre nagyobb testekké állnak össze, és végül bolygók épülnek fel belőlük. A gázóriások közvetlenül a korong anyagából is magukhoz ragadhatják ezeket a vegyületeket, míg a kőzetbolygókra főként jeges égitestek és üstökösök becsapódásával juthatnak el. A bolygók így már a születésük előtt létrejött szerves anyagkészletet örökölhetnek.

A metanolból összetett kémiai reakciók során még bonyolultabb szerves vegyületek képződhetnek. A vizsgált rendszerekben ezekből az összetettebb molekulákból is sikerült párat azonosítani, valamint metil-cianidot is kimutattak. 

Utóbbiból olyan nitrogéntartalmú vegyületek származhatnak, amelyek kulcsszerepet játszhatnak az életet megelőző kémiai evolúcióban.

A kutatás segít feltárni a születő bolygók alapvető kémiai készletét, ugyanakkor ezen anyagok jelenléte önmagában még nem garantálja az élet tényleges kialakulását.

Betekintés a Naprendszer múltjába

Az üstökösök megőrizték a bolygók keletkezése előtti időkből származó ősi anyagot. A Rosetta űrszonda például metanolt és metil-cianidot is azonosított a 67P/Csurjumov–Geraszimenko üstökösben. Kóspál Ágnes szerint az üstökösök és a ma születő rendszerek kémiai hasonlósága alátámasztja, hogy a Nap keletkezésekor is hasonló folyamatok mentek végbe. 

A távoli csillagkezdemények tanulmányozásával így közvetve saját bolygórendszerünk korai történetébe is bepillantást nyerhetünk.

A COMPASS-program adatainak elemzése jelenleg is zajlik. A kutatók célja kideríteni, hogy a fiatal rendszerek közötti kémiai eltérések mennyire vezethetők vissza a születési környezet tulajdonságaira, és mennyire a csillagkeletkezés során zajló változásokra. A válasz közelebb vihet annak megértéséhez, miként határozza meg a csillag születési helye azt a szervesanyag-készletet, amelyet a későbbi bolygók örökölnek.