متانول که بخشی از «کیت شیمیایی اولیه» اطراف ستاره‌های جوان است، غافلگیری‌های غیرمنتظره‌ای ایجاد کرده که در نهایت ممکن است برخی از شرایطی که در آن سیارات و احتمالاً حیات اطراف پروتوستارها شکل می‌گیرند را آشکار کند.
این کشفیات متانول توسط ستاره‌شناسانی انجام شد که از ALMA (آرایه بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما) در بیابان آتاکامای شیلی، در چارچوب پروژه‌ای به نام COMPASS (بررسی طیفی ALMA برای مولکول‌های آلی پیچیده در پروتوستارها) استفاده کردند.
«کار ما بینشی درباره شیمی پیچیده سیستم‌های ستاره‌ای جوان ارائه می‌دهد و در نهایت قطعه مهمی از پازل درک منشأ حیات است»، گفت ماریا دروزدوفسکایا، اخترفیزیکدان دانشگاه برن که پروژه COMPASS را هدایت می‌کند، در یک بیانیه.
تیم چندملیتی دروزدوفسکایا متشکل از بیش از ۳۰ ستاره‌شناس، مدت‌هاست که مولکول‌های آلی پیچیده، یعنی مولکول‌های بزرگ شامل اتم‌های کربن را در کارگاه‌های ساخت سیاره اطراف یازده ستاره جوان دنبال می‌کند.
این مولکول‌ها بخشی از موجودی شیمیایی هستند که در نهایت سیارات و شاید حتی حیات را می‌سازند که روزی روی آن سیارات زندگی خواهد کرد.
اهمیت متانول
متانول (CH3OH) به این دلیل مهم است که در مناطق تشکیل ستاره و سیاره بسیار فراوان است. در واقع، این فراوان‌ترین مولکول آلی پیچیده یافت‌شده در فضای بین‌ستاره‌ای است و معمولاً در دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره یافت می‌شود.
فراوانی زیاد آن به این معناست که از میان تمام مولکول‌های یافت‌شده اطراف ستاره‌های جوان، متانول ساده‌ترین مورد برای تشخیص اشکال مختلف است که در آن‌ها اتم‌های هیدروژن معمولی با ایزوتوپ سنگین‌تر هیدروژن به نام دوتریوم جایگزین شده‌اند.
تعداد مولکول‌هایی که حاوی این ایزوتوپ‌های سنگین هستند، به شدت به شرایطی بستگی دارد که در آن سیارات درون دیسک در حال تشکیل هستند.
به همین دلیل، تیم COMPASS از ALMA برای جستجوی این اشکال متانول در گاز متعلق به دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره اطراف ۱۱ پروتوستار کم‌جرم نزدیک پروتوستار استفاده کرد. مشاهدات همچنین به ارزیابی تنوع شیمیایی کلی این دیسک‌ها کمک کرده است.
کشف غیرمنتظره یک مولکول متانول حاوی دوتریوم در دیسک تشکیل‌دهنده سیاره اطراف تنها یکی از آن ۱۱ ستاره، یعنی ستاره جوان IRAS 4A2، واقع در حدود هزار سال نوری دورتر در ابر مولکولی پرسئوس صورت گرفت.
IRAS اشاره به ماهواره نجوم فروسرخ دارد که مأموریتی مشترک بین ناسا، انگلستان و هلند بود و در سال ۱۹۸۳ پرتاب شد و این ستاره جوان را برای اولین بار به عنوان منبع نور فروسرخ از طریق گاز و گرد و غبار ضخیم ابر مولکولی شناسایی کرد.
تیم COMPASS همچنین انتشار مازر متانول را از بیش از نیمی از ۱۱ پروتوستار کشف کرد که ترجیحاً مربوط به جوان‌ترین ستاره‌ها بود. مازر نسخه میکروموجی لیزر است به این معنا که انتشار میکروموج تحریک و سپس تقویت می‌شود، اما مازرهای اخترفیزیکی به طور طبیعی رخ می‌دهند، اغلب در جبهه‌های ضربه‌ای هنگام برخورد و برانگیختگی مولکول‌های متانول.
مازرهای متانول قبلاً در دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره اطراف پروتوستارهای پرتلاطم پرجرم شناسایی شده بودند، اما مشاهدات COMPASS اولین تشخیص آن‌ها اطراف پروتوستارهای آرام‌تر کم‌جرم است.
«این واقعیت که اکنون نیز در یک پروتوستار کم‌جرم یافت شده نشان می‌دهد که شرایط فیزیکی افراطی محلی می‌تواند به طور مشابه ستاره‌های جرم بالا در آنجا حاکم باشد و درک قبلی ما از تشکیل ستاره‌های شبیه خورشید را به چالش می‌کشد»، گفت دروزدوفسکایا.
این یافته نشان می‌دهد که مازرهای متانول محصول رایج تمام دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره هستند و بنابراین توسط فرآیندهایی تولید می‌شوند که در تولد ستاره و سیاره جهان‌شمول هستند، صرف‌نظر از جرم پروتوستار.
برای مثال، انفجارهای حرارتی از ستاره در حال رشد هنگامی که گاز را از محیط اطراف خود جمع‌آوری می‌کند، می‌تواند موج‌های ضربه‌ای در دیسک تشکیل‌دهنده سیاره ایجاد کند و فعالیت مازر را در متانول فراوان تحریک نماید.
«هر دو نتیجه تأکید می‌کنند که اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی با عملکرد بالا مانند آنچه COMPASS با ALMA انجام می‌دهد، برای تشخیص پدیده‌های شیمیایی نادر و ناشناخته قبلی چقدر مهم هستند»، گفت دروزدوفسکایا، با اشاره به هر دو مازر متانول و مولکول‌های متانول غنی از دوتریوم اطراف IRAS 4A2. «آن‌ها نشان می‌دهند که هنوز چقدر باید درباره فرآیندهای شیمیایی در سیستم‌های پروتوستارهای جوان یاد بگیریم.»
یافته‌های جدید حداقل شروع به پاسخ دادن به برخی سوالات کرده‌اند، مانند اینکه چگونه تنوع در این «کیت شیمیایی اولیه» از ستاره‌ای به ستاره دیگر تغییر می‌کند، در حالی که ALMA برخی تفاوت‌های ظریف، مانند تغییرات در فراوانی گونه‌های مولکولی حاوی اکسیژن و نیتروژن را بین یازده ستاره تشخیص داد.
با این حال، سوالات درباره اینکه چگونه شیمی سیستم‌های ستاره‌ای جوان شکل می‌گیرد و چگونه بر تکامل آن سیستم‌ها تأثیر می‌گذارد، همچنان بدون پاسخ مانده است.
در حال حاضر، تیم COMPASS با دقت و به طور سیستماتیک داده‌های مربوط به تمام انواع مختلف مولکول‌های شناسایی‌شده در مشاهدات ALMA خود را مطالعه می‌کند و مطالعات تکمیلی با سایر امکانات از جمله تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) را آماده می‌کند.
«تحلیل تمام داده‌های جمع‌آوری‌شده چندین سال دیگر طول خواهد کشید»، گفت دروزدوفسکایا.
اولین نتایج COMPASS در هفت مقاله [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] در شماره اکتبر ۲۰۲۶ مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.