Teleskop Jamesa Webba odkrył najzimniejszy lód we wszechświecie

Obłoki molekularne, złożone z zamrożonych cząsteczek gazów i pyłu, są miejscem narodzin gwiazd i planet, w tym i takich nadających się do zamieszkania, niczym Ziemia. W zakresie światła widzialnego obszary te sprawiają wrażenie ciemnych i nieprzejrzystych, przez co ich badanie jest niezwykle żmudnym zajęciem.

Nowoczesne instrumenty pomiarowe, w tym kamera podczerwona Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), pozwalają zajrzeć nam za gęstą zasłonę pyłu. Jego obiektyw zwrócił się w stronę obłoku molekularnego Kameleon I, którego serce leży około 630 lat świetlnych od Ziemi. Jak szacują naukowcy, temperatura w tym regionie kosmosu wynosi zaledwie 10 stopni Kelwina, czyli -263 stopni Celsjusza. To najniższa wartość temperatury lodu, jaką zmierzono kiedykolwiek.

Aby zajrzeć do wnętrza Kameleona I, naukowcy wykorzystali światło pochodzące od gwiazd leżących poza obłokiem molekularnym. Podświetlało one pył, lód i cząsteczki gazu wewnątrz obłoku, zaś znajdujące się w lodzie związki chemiczne absorbowały część energii, tworząc charakterystyczne wzory widma - każdy związek lub pierwiastek ma własny wzór, niepowtarzalny jak odcisk linii papilarnych. Naukowcy mogli następnie porównać je z wzorcami wyznaczonymi w warunkach laboratoryjnych.

Wewnątrz międzygwiazdowej chmury zespół NASA zidentyfikował zamrożone cząsteczki: siarczek karbonylu, amoniak, metan, metanol i wiele innych związków. Instrumenty pomiarowe umożliwiły także obserwację bardziej złożonych cząsteczek, których naukowcy nie byli w stanie dokładnie zidentyfikować.

Naukowcy przypuszczają, że cząsteczki te będą kiedyś częścią gorącego jądra tworzącej się gwiazdy, a być może także budulcem przyszłych egzoplanet. Co najważniejsze, molekuły te zawierają również niezbędne dla życia pierwiastki: węgiel, tlen, wodór, azot czy siarkę.

Wykrywając siarczek karbonylowy, naukowcy byli w stanie oszacować ilość siarki osadzonej w lodowych ziarnach Kameleona I. Jest ona znacznie mniejsza od wartości, której spodziewano się w tym gęstym obłoku. Podobnie wypadły również pomiary innych "budulców życia". Na tym etapie kluczowym wyzwaniem dla astronomów jest zrozumienie, gdzie te pierwiastki się ukrywają: w lodzie, pyłach czy w skałach.

- Fakt, że nie zobaczyliśmy wszystkich podstawowych pierwiastków, których się spodziewaliśmy, może wskazywać, że są one zamknięte w skalistych lub pyłowych cząstkach, których nie możemy zmierzyć - wyjaśnia główna autorka badania Melissa McClure z Obserwatorium w Lejdzie w Holandii. - To wskazywałoby, że podobne do Ziemi planety mogą charakteryzować się zróżnicowanym składem.

Badania dają wgląd w początkowy, chemiczny etap tworzenia się lodu na ziarnach pyłu międzygwiezdnego. "Te obserwacje otwierają nowe okno na ścieżki formowania się prostych i złożonych cząsteczek, które są potrzebne do stworzenia budulca życia" - dodała McClure w oświadczeniu.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) pierwsze obrazy dalekiego wszechświata wysłał w lipcu 2022 roku. Naukowcy obecnie wykorzystują instrumenty teleskopu wartego 10 miliardów dolarów, aby sprawdzić, jakiego rodzaju pomiary są możliwe.