[연구필요성]
Ao entender como as moléculas orgânicas, que são a origem da vida, foram criadas e evoluídas para serem incorporadas aos planetas em um processo de formação estelar modelado em nosso próprio sistema solar, exploramos as origens do sistema solar e o nascimento da vida na Terra .
[연구성과/기대효과]
Moléculas orgânicas como H2CO, CH3OH, HCOOH e C2H5OH foram detectadas no estado gelado em torno da estrela embrionária. Ao contrário das partículas de gelo simples observadas anteriormente, como água (H2O), monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2), o gelo molecular orgânico é muito pequeno em quantidade, dificultando a detecção com equipamentos de observação anteriores. Usando o espectrômetro de alto desempenho do Telescópio Espacial James Webb, que possui excelente capacidade de captação de luz, foi possível observar as fracas linhas de absorção dessas moléculas orgânicas no estado gelado. Se o espectro de moléculas orgânicas gasosas observadas pelo Telescópio de Interferômetro de Rádio Gigante ALMA e o espectro de moléculas orgânicas no estado de gelo observados pelo Telescópio Espacial James Webb forem combinados e estudados de forma abrangente, a reação química de moléculas orgânicas que ocorrem na superfície do espaço espera-se que a poeira seja capaz de fazer progressos pioneiros no estudo dos processos evolutivos.
[본문]
A equipe internacional conjunta do projeto JWST de primeiro ciclo de 14 astrônomos do Japão, Coréia, Estados Unidos e Holanda conseguiu detectar pela primeira vez o espectro gelado de moléculas orgânicas complexas em torno de uma estrela embrionária.ela fez. O projeto está sendo liderado pelo Dr. Yao Lun Yang, pesquisador da RIKEN no Japão. Na Coreia, participaram o professor Jeongwon Lee, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade Nacional de Seul, o colega pesquisador Cheolwan Kim e o pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Pesquisa em Astronomia e Ciência Espacial da Coreia, Dr. Jeong Kim.eles fazem
A equipe de pesquisa está usando o instrumento de infravermelho médio (MIRI) no Telescópio Espacial James Webb para sondar o gelo molecular em quatro embriões muito jovens, um dos quais, IRAS15398-3359, passou e foi apontado como o primeiro alvo de exploração em maio. . IRAS15398-3359 é uma jovem estrela embrionária no centro de uma nuvem molecular escura chamada Lupus I, a cerca de 500 anos-luz da Terra (Fig. 1).
Batizado de CORONIS (COMs Origin Investigated by the Next Generation Observatory in Space), a principal missão do projeto é investigar o número de moléculas orgânicas e a composição presente no material gelado ao redor da estrela embrionária. O que queremos saber por meio dessa investigação é como as moléculas orgânicas, que são a origem da vida, foram formadas e evoluídas para serem incorporadas aos planetas no processo de formação de estrelas semelhante ao nosso sistema solar, ou seja, como nos originamos. por aqui. A humanidade agora atingiu um momento crítico na obtenção de respostas para essas questões fundamentais. Com o JWST, é possível monitorar uma região semelhante de formação estelar do início do Sistema Solar com um nível de resolução e sensibilidade anteriormente inimaginável, e sondas como a Hayabusa 2 podem coletar diretamente amostras contendo material da formação inicial do Sistema Solar. Isso porque pode ser coletado e analisado.
Como os cientistas acreditam que moléculas orgânicas como o metanol e o etanol são a origem da vida na Terra, eles têm se interessado muito em saber onde e por meio do processo químico que essas moléculas orgânicas são formadas. Há cerca de 20 anos, começaram a ser descobertas moléculas orgânicas onde se formam as estrelas e nos cometas, que são corpos celestes do sistema solar. Acredita-se que essas moléculas orgânicas se formem em um estado gelado na superfície da poeira cósmica, mas até o momento, todas as moléculas orgânicas fora do sistema solar foram observadas em um estado gasoso. Isso porque o equipamento de monitoramento não era bom o suficiente para detectar as moléculas orgânicas geladas onde as estrelas estão se formando.
Moléculas no estado de gelo absorvem a luz dos corpos celestes emissores de infravermelho e a utilizam como energia vibracional. Ao observar o espectro de absorção resultante, o tipo e a quantidade de moléculas no estado de gelo podem ser estudados. No passado, os espectros de absorção de moléculas de gelo como H2O, CO, CO2 e CH4, que são relativamente abundantes, foram observados pelo Telescópio Espacial Infravermelho Spitzer e pelo Telescópio Espacial Infravermelho AKARI.
No entanto, o gelo molecular orgânico é muito pequeno em quantidade, então um grande telescópio com bom poder de captação de luz e um espectrofotômetro muito bom são necessários para detectá-lo. Essa descoberta foi possível graças ao JWST, o primeiro sistema de monitoramento da história da humanidade que atendeu a essas condições. O JWST tem sensibilidade 100 vezes maior e resolução 10 vezes melhor do que os telescópios espaciais infravermelhos anteriores, permitindo que moléculas orgânicas no estado gasoso se decomponham e monitorem nas imediações da estrela embrionária observada, permitindo pesquisas químicas que ocorrem no estado gelado. Fazendo grandes progressos.
Com essa observação, o projeto CORINOS detectou com muita clareza CO, H2O e CH4, que são moléculas simples de gelo, e H2CO, CH3OH e HCOOH, que são moléculas orgânicas, no espectro do infravermelho médio na faixa de 5 a 28 mícrons , assim como C2H5OH e CHCHO, embora fracos. (Figura 2). Além disso, também foram detectados os espectros de emissão de H, CO e H2O, que são moléculas neutras, e os espectros de emissão de Ne+ e Fe+, que são átomos iônicos. Essas interações também foram bem captadas nas imagens obtidas com uma câmera de infravermelho médio (Fig. 3).
As três observações restantes do projeto, lideradas pelo Dr. Yao Lun Yang, serão realizadas na próxima primavera. Ao mesmo tempo, COMPASS (Complex Organic Molecules in Protostars with ALMA Spectral Surveys), um grande programa do ALMA Cycle 9 conjuntamente a cargo do professor Jong Eun Lee com astrônomos europeus e americanos, identificou 11 embriões, incluindo IRAS15398-3359 observados com JWST . A Pesquisa de Moléculas Orgânicas Gasosas da Estrela será realizada no primeiro semestre de 2023. Combinar a composição e o conteúdo de moléculas orgânicas geladas observadas com o JWST e moléculas orgânicas gasosas observadas com o ALMA será a primeira tentativa de entender como as moléculas orgânicas se formam e evoluem durante a estrela formação. Espera-se que a equipe coreana liderada pelo professor Jeonjun Lee faça uma importante contribuição para a interpretação dos resultados observacionais, realizando cálculos teóricos químicos, bem como analisando os dados observacionais em ambos os projetos.
Os resultados foram publicados no Astrophysical Journal Letters em 12 de dezembro de 2022.
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