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Le molecole organiche complesse che potrebbero fungere da mattoni per la vita sono più onnipresenti di quanto si pensasse in precedenza nelle fredde nuvole di gas e polvere che danno vita a stelle e pianeti, secondo gli astronomi dell'Osservatorio Steward dell'Università dell'Arizona.

Queste molecole appaiono anche molto prima di quanto suggerito dalla saggezza convenzionale, centinaia di migliaia di anni prima che le stelle comincino effettivamente a formarsi, i ricercatori hanno scoperto. Pubblicato in Il Giornale Astrofisico , i risultati sfidano le teorie esistenti che richiedono un ambiente riscaldato da proto-stelle, stelle in formazione, affinché molecole organiche complesse diventino osservabili.

Lo studio è il primo a cercare le firme di due complesse molecole organiche, metanolo e acetaldeide, in un numero considerevole di potenziali siti di formazione stellare, a differenza delle osservazioni precedenti, che si era concentrato principalmente su singoli oggetti. I nuclei pre-stellari o senza stelle sono così chiamati perché mentre non contengono ancora nessuna stella, segnano le regioni nello spazio in cui polvere fredda e gas si fondono nei semi che daranno origine a stelle e possibilmente pianeti.

I ricercatori hanno utilizzato il telescopio piatto da 12 metri dell'Arizona Radio Observatory su Kitt Peak, a sud-ovest di Tucson, per scrutare attraverso il velo di gas e polvere di 31 nuclei senza stelle sparsi in una regione di formazione stellare nota come nube molecolare del Toro, situato a circa 440 anni luce dalla Terra. Ogni nucleo può estendersi su una distanza che coprirebbe fino a 1, 000 sistemi solari allineati uno accanto all'altro.

"Questi nuclei senza stelle che abbiamo osservato sono a diverse centinaia di migliaia di anni dalla formazione iniziale di una protostella o di qualsiasi pianeta, " ha detto Yancy Shirley, professore associato di astronomia, che è stata co-autrice del documento con l'autrice principale Samantha Scibelli, uno studente di dottorato del terzo anno nel gruppo di ricerca di Shirley. "Questo ci dice che la chimica organica di base necessaria per la vita è presente nel gas grezzo prima della formazione di stelle e pianeti".

Sebbene gli scienziati sappiano da tempo dell'esistenza nello spazio di molecole prebiotiche, che forniscono i mattoni necessari per la vita come la conosciamo noi, è stato difficile trovare risposte conclusive su dove e come si formano e sui meccanismi con cui finiscono sulla superficie di qualsiasi potenziale pianeta.

"I processi esatti in gioco sono ancora in discussione, perché i modelli teorici non corrispondono ancora a ciò che vediamo, — disse Scibelli. — Con questo foglio, possiamo limitare meglio i meccanismi di formazione che potrebbero aver luogo dicendo ai teorici quanto siano abbondanti queste molecole".

I nuclei prestellari sono come finestre sui primi passi evolutivi verso i sistemi stellari con pianeti e forse anche forme di vita, Scibelli ha spiegato, stimando che prima di questo studio erano stati studiati meno di 10 di questi oggetti per molecole organiche complesse. Osservazioni simili di solito si concentravano su una molecola, metanolo, considerando che l'indagine qui descritta ha seguito specificamente l'evoluzione del metanolo e dell'acetaldeide, un derivato alcolico associato.

Per questo sondaggio, il team ha cercato le firme rivelatrici delle due molecole durante una campagna di osservazione per un totale di quasi 500 ore di osservazione.

È stato riscontrato che il metanolo è presente in tutti i 31 nuclei pre-stellari, e il 70% di essi conteneva acetaldeide oltre al metanolo. Gli autori dello studio interpretano questi risultati come prova che le molecole organiche complesse sono molto più diffuse nelle nascenti regioni di formazione stellare di quanto si pensasse in precedenza.

Questi risultati sfidano le teorie tradizionali su come si formano le molecole prebiotiche, perché presuppongono uno scenario in cui il calore delle stelle appena nate fornisce l'ambiente necessario per la formazione delle molecole organiche. L'abbondanza di molecole organiche complesse in nubi di gas e polveri estremamente fredde che sono ancora molto lontane da tali condizioni significa che altri processi devono essere all'opera.

"Dentro questi nuclei, che pensiamo come luoghi di nascita, bozzoli e vivai di stelle di piccola massa simili al nostro sole, le condizioni sono tali che è difficile persino creare queste molecole, "Scibelli ha detto. "Facendo sondaggi come questo, possiamo capire meglio come nascono i precursori della vita, come migrano ed entrano nei sistemi solari nelle fasi successive della formazione stellare".

Scibelli ha affermato che l'indagine non sarebbe stata possibile senza l'Osservatorio radiofonico dell'Arizona su Kitt Peak. Poiché il loro contenuto di polvere e gas protegge i nuclei prestellari dalla vista alla luce ottica, gli astronomi devono tornare a lunghezze d'onda molto più lunghe. Rispetto a molti altri obiettivi astronomici, i nuclei pre-stellari sono ambienti molto tranquilli ed estremamente freddi, quindi emettono segnali molto deboli.

"Poiché volevamo osservare questa grande dimensione del campione di nuclei e ottenere un quadro dettagliato di come le due molecole si evolvono insieme, avevamo bisogno di fissare questi nuclei per molto tempo, "Scibelli disse, aggiungendo che sarebbe quasi impossibile fare questo tipo di indagine con qualsiasi altro radiotelescopio perché osservatori più grandi non sono in grado di dedicare così tanto tempo a un progetto.

"Siamo davvero fortunati, perché con le nostre strutture qui in Arizona, possiamo farlo, " lei disse.

Rispetto ad altri oggetti nell'universo, come le galassie, i nuclei pre-stellari si formano in tempi piuttosto brevi, con una durata di vita inferiore al milione di anni. Spinto da processi come la turbolenza e le forze gravitazionali, il gas e la polvere nella nube molecolare collassano per formare filamenti, ed è all'interno di quei filamenti che si formano i nuclei più densi. Scibelli ha affermato che la Taurus Molecular Cloud è particolarmente interessante perché fornisce uno sguardo sui diversi stadi evolutivi tra i nuclei.

"Non tutti i nuclei possono formare stelle; c'è molta incertezza coinvolta, " ha detto. "Pensiamo che molti dei nuclei siano nelle prime fasi, ecco perché non li vediamo formare stelle in questo momento."

Per perfezionare ulteriormente i modelli di evoluzione delle molecole prebiotiche nelle prime fasi, Il gruppo di Shirley ha in programma di concentrarsi sui singoli nuclei senza stelle per raccogliere un inventario più completo di tutte le complesse molecole organiche presenti.

Oggetti come la nube di formazione stellare del Toro offrono importanti indizi sulla storia del nostro sistema solare, disse Scibelli.

"Il nostro sistema solare è nato in una nuvola come questa, ma la nuvola non c'è più per noi da vedere, " ha detto. "Guardare gli oggetti nello spazio è un po' come guardare un album di foto con istantanee scattate a persone diverse in diverse fasi della vita, dai loro giorni da bambini fino alla vecchiaia, e nel nostro caso i nuclei senza stelle servono come sonogrammi stellari."