Pył międzygwiazdowy a powstawanie planet
Wszechświat jest bardzo zapylony. Mimo że pył występuje powszechnie w przestrzeni międzygwiezdnej, wiemy o nim zaskakująco niewiele. Nie potrafimy powiedzieć, jak powstaje ani jaką rolę odgrywa w tworzeniu nowych układów planetarnych czy innych ciał niebieskich. Na szczęście z czasem dowiadujemy się coraz więcej, między innymi dzięki niedawnemu odkryciu aromatycznej cząsteczki – benzonitrylu – w Obłoku Molekularnym w Byku, czyli ogromnej chmurze pyłu i gazu, położonej w odległości około 450 lat świetlnych od Ziemi. Ze względu na zamkniętą pętlę elektronów, cząsteczki aromatyczne charakteryzują się wyjątkową stabilnością. „Na Ziemi występuje mnóstwo cząsteczek aromatycznych, jednak wykrycie ich w kosmosie pozostaje rzadkością”, twierdzi Ilsa Cooke, badaczka z Uniwersytetu w Rennes 1. „Wykrycie tych cząsteczek w kosmosie i badanie ich składu chemicznego w laboratorium może pomóc nam zrozumieć, czy są dostępne w przestrzeni nowo powstających planet, które być może będą nadawały się do zamieszkania”. Dzięki wsparciu ze strony finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu MIRAGE, Cooke bada reakcje cząsteczek aromatycznych w bardzo niskich temperaturach występujących w przestrzeni międzygwiezdnej.
Międzynarodowa współpraca
Celem projektu realizowanego dzięki wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie” było zrozumienie, w jaki sposób benzen, jedna z najprostszych cząsteczek aromatycznych, reaguje z rodnikami, a także w jaki sposób przekłada się to na możliwość wykrywania innych cząsteczek aromatycznych w przestrzeni kosmicznej. W tym celu Cooke wykorzystała najnowocześniejsze techniki laboratoryjne, aby zbadać, jak szybko benzen i inne cząsteczki aromatyczne reagują w bardzo niskich temperaturach panujących w kosmosie. Celem doświadczeń było symulowanie reakcji, które mogą zachodzić w głębi obłoków molekularnych znajdujących się setki lat świetlnych od Ziemi. Choć prowadzenie badań laboratoryjnych było utrudnione przez wybuch pandemii COVID-19, Cooke udało się przeprowadzić obserwacje przestrzeni międzygwiezdnej za pomocą radioteleskopu Green Bank, największego na świecie sterowanego radioteleskopu znajdującego się w Zachodniej Wirginii, prosto ze swojego domu we francuskim Rennes. Mimo ograniczonego czasu na badania laboratoryjne i skróconego harmonogramu prac, Cooke aktywnie uczestniczyła w działaniach międzynarodowej grupy badaczy, której udało się wykryć pierwsze wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w kosmosie. Jak czytamy w artykule opublikowanym na portalu Chemistry World, odkrycie to podważa naukowy konsensus, według którego węglowodory PAH, które stanowią źródło znaczącego odsetka węgla we Wszechświecie, powstają wyłącznie w gorących atmosferach umierających gwiazd. „Naukowcy od dawna przewidywali, że tego typu cząsteczki mogą istnieć w przestrzeni kosmicznej, ale dotychczas nie udawało się ich wykryć”, wyjaśnia Cooke.
Nowe możliwości, nowe badania
Realizacja projektu wpłynęła na reputację Cooke i podniosła rangę laboratorium w Rennes – dzięki niemu zarówno badaczka, jak i jednostka dołączyli do elitarnego grona zajmującego się reakcjami cząsteczek aromatycznych w przestrzeni kosmicznej. Ponadto jej praca przyczyniła się do powstania nowych obszarów badań. Teraz, jako adiunktka na wydziale chemii Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej (UBC), Cooke planuje kontynuować pracę nad wybranymi aspektami projektu dzięki dalszej współpracy z Uniwersytetem w Rennes 1. „Będziemy nadal obserwować chemię Wszechświata za pomocą radioteleskopów, aby poszukiwać cząsteczek na innych etapach formowania się gwiazd”, dodaje Cooke. „Mamy nadzieję, że uda nam się dzięki temu rozwikłać zagadkę dotyczącą pochodzenia i losów międzygwiezdnych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych”.
Słowa kluczowe
MIRAGE, pył międzygwiezdny, cząsteczki aromatyczne, przestrzeń kosmiczna, planety, Wszechświat, układy planetarne, benzen, radioteleskop Green Bank
