Szerves anyagok egy születő bolygórendszerben

Az általunk ismert élet keletkezéséhez szükséges szerves anyagokat azonosítottak egy születő bolygórendszerben, a csillagot övező anyagkorongban.

A szerves anyagoktól vöröses árnyalatú korong. A kép középső részét a fényes belső tartományok miatt kitakarták, a gyűrűn belüli részt feltehetőleg a kialakulóban lévő bolygók söpörték tisztára (John Debes, Carnegie Institution)

A földi élet születését megelőző, ún. prebiotikus fejlődéshez már összetett szerves molekulák kellettek, amelyek mai ismereteink alapján több eltérő környezetből származhattak. A modellek és a megfigyelések szerint sok ilyen összetevő keletkezik a csillagközi térben lebegő jégszemcsékben, részben a bennük található szén-dioxid és energikus kozmikus sugarak révén.

Elméletileg hasonló folyamatra a bolygórendszerekben lévő jeges felszínű égitesteken, üstökösmagokon is sor kerül. Utóbbi miatt mutat gyakran vöröses színt a Naprendszer külső vidékén lévő jeges égitestek felszíne. Az ősi Föld légkörében is képződtek szerves molekulák, hasonlóan ahhoz, ahogy ma a Titan szaturnuszhold atmoszférájában megfigyelhető. Néhány újabb megfigyelés alapján egyes kőzetek vízzel és szén-dioxiddal érintkező felülete mentén is képződhettek ilyen anyagok.

Nagy kérdés, hogy a csillagközi térben létrejött szerves molekulák miként változnak meg a bolygórendszerek kialakulásakor a csillagokat övező, ún. protoplanetáris korongok kavargó anyagában. Utóbbi vizsgálatára a HR 4796A jelű, a Földünktől 220 fényévre lévő csillagkörüli korongot tanulmányozták a Centaurus csillagképben. A közel nyolcmillió éves, Napunknál mintegy kétszer nagyobb tömegű objektumot övező anyagkorongban már megtörtént a bolygócsírák összeállása, de nagyobb bolygók még vagy nem jöttek létre, vagy éppen most formálódnak a rendszerben. A jelenleg zajló ütközések újratermelik a port, ami nagy felülete révén lehetőséget ad a részletes megfigyelésére.

A fiatal csillagtól közel 70 CSE (csillagászati egység) távolságban (a Föld-Nap átlagos távolságának 70-szeresére) egy gyűrű húzódik, amely nagyjából kétszer olyan messze van, mint amennyire a Neptunusz kering a mi Napunk körül. Itt a gyűrű poranyaga egy közel 17 CSE széles sávban található.

A Hubble-űrteleszkóp NICMOS detektorával az optikai és az infravörös tartományban vizsgálták a korong anyagának színképét. A megörökített por erősen vörösnek mutatkozott. Árnyalatát az eddigi próbálkozások alapján nem sikerült ismert ásványokkal, esetleg a szemcsék sajátos méreteloszlásával magyarázni.

A szín kialakulásának legvalószínűbb oka, hogy jelentős mennyiségű ún. tholin van a szemcsékben, illetve azok felületén. A tholin egy gyűjtőfogalom, többféle típusú és eltérő felépítésű, hosszúláncú, szénalapú szerves vegyületek keverékét jelöli. Jelenlegi ismereteink alapján a Naprendszerben elsősorban a távoli, jeges üstökösmagok felszínén jellemző, de tholinoknak tekinthetők a Titan felsőlégkörében lebegő molekulák is.

Fantáziarajz a HR 4796A körüli porgyűrűről (Greg Bacon, STScI, NASA)

A mostani megfigyelés első alkalommal mutatott ki ilyen szerves összetevőket egy születő, "félig kialakult" bolygórendszerben. A nagy kérdés, hogy a megfigyelt anyagok többsége vajon még a csillagközi térből maradt vissza a szemcsékben, vagy esetleg később, már a korongban jött létre.