Vědci pozorovali dosud nejchladnější led ve známém vesmíru. Vystopovali ho Vesmírným dalekohledem Jamese Webba.

Led leží v nejhlubších částech mezihvězdného molekulárního mračna Chameleon I, které se nachází ve stejnojmenném souhvězdí. U jeho zmrzlých molekul astrovědci naměřili teplotu, ze které mrazí: mínus 263 stupňů Celsia. To je jen 10 stupňů nad absolutní nulou - hypotetickým stavem látky, ve kterém se zastaví veškerý tepelný pohyb částic.

Koktejl molekul

Ve studii, kterou publikovali v lednu v časopise Nature Astronomy, výzkumníci píší, že pozorování ledových molekul nám pomůže pomoci pochopit, jak vznikají obyvatelné planety.

Molekulární mračna tvořená zmrzlými molekulami, plyny a prachovými částicemi, jakým je Chameleon I, slouží jako místo zrodu hvězd a planet, včetně těch obyvatelných, jakou je Země.

V temném a chladném mračnu, jehož střed se nachází 630 světelných let od Země, tým identifikoval zmrzlé molekuly – zejména karbonylsulfid, amoniak či organický metanol.

Vědci ve studii upozorňují, že tyto molekuly se jednou stanou součástí horkého jádra rostoucí hvězdy a možná i součástí budoucích planet. Nacházejí se v nich stavební kameny obyvatelných světů – uhlík, kyslík, vodík, dusík a síra, tedy molekulární koktejl známý jako COHNS. Tyto prvky jsou důležitými složkami planetární atmosféry i molekul, jako jsou cukry, alkoholy a jednoduché aminokyseliny.

V následujícím tweetu vidíte soupis ledových molekul objevených hluboko v molekulárním mračnu Chameleon I. Detailnější výklad grafů zobrazujících spektrální data z Webbova dalekohledu najdete na webu vesmírné agentury NASA.

Using Webb’s infrared abilities, researchers studied how starlight from beyond the molecular cloud was absorbed by the icy molecules within. This process left us with “chemical fingerprints,” or absorption lines, that could be compared with lab data to identify the molecules. pic.twitter.com/CdsrnHBRwA

— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) January 23, 2023

„Naše výsledky umožňují nahlédnout do počáteční, temné chemické fáze vzniku ledu na zrnech mezihvězdného prachu. Z nich se rodí centimetrové kamínky a nakonec i celé planety,“ cituje žurnál Live Science hlavní autorku studie Melissu McClureovou, astronomku z Leidenské observatoře.

Porodnice hvězd a planet

Hvězdy a planety vznikají právě v takových molekulárních mračnech, jakým je Chameleon I. Během milionů let se v nich plyny, led a prach vlivem gravitace zhroutí do masivnějších struktur.  

Některé z těchto struktur se zahřívají a stávají se jádry mladých hvězd. Jak hvězdy rostou, pohlcují materiál a jsou stále žhavější. Jakmile hvězda vyroste, zbytky plynu a prachu kolem ní vytvoří disk.

Tato hmota se opět začne srážet, slepovat, až nakonec vytvoří větší tělesa. Jednoho dne se z těchto shluků mohou stát planety. Dokonce i obyvatelné, jako je naše Země.

„Tato pozorování nám otevírají okno k pohledu na vznik jednoduchých i složitých molekul, které jsou potřebné k vytvoření stavebních kamenů života,“ upozorňuje McClureová.

K identifikaci molekul v Chameleonu I vědci použili světlo z hvězd ležících mimo molekulární mračno. „Když světlo svítí směrem k nám, je charakteristickým způsobem pohlcováno prachem a molekulami uvnitř oblaku. Z toho se dají odvodit absorpční vzorce,“ vysvětluje astronomka McClureová.

Výzkumníci do mračna nahlíželi kamerou NIRCam, což je klíčový přístroj instalovaný na Webbovi. Kamera operuje na vlnových délkách blízkým infračervenému záření, což jí dává schopnost proniknout do velmi hustých chuchvalců uvnitř mračna

Chameleon I je velmi temné molekulární mračno. Je tak temné, že astronomové je kdysi považovali za díru ve vesmíru. Obsahuje tolik plynu a prachu, že skrz něj nepronikne záře hvězd a galaxií.

Brzy se dozvíme víc

Vědci v analýze snímků pokračují.

„Analyzovali jsme zatím jen první ze série spektrálních snímků, které jsme získali, abychom zjistili, jak se led vyvíjí od své počáteční syntézy do kometotvorných oblastí protoplanetárních disků. Snímky nám napoví, jaká směs ledu, a tedy i jakých prvků, může být nakonec dopravena na povrch terestrických exoplanet složených z hornin, nebo začleněna do atmosfér obřích plynných či ledových planet,“ cituje Live Science astronomku Melissu McClureovou.