uanews.arizona.edu/story/ingre … -long-stars-are-born

Complexe organische moleculen die als bouwstenen voor het leven kunnen dienen, zijn alomtegenwoordiger dan eerder werd gedacht in koude wolken van gas en stof waaruit sterren en planeten voortkomen, volgens astronomen van het Steward Observatory van de Universiteit van Arizona.

Deze moleculen verschijnen ook veel eerder dan de conventionele wijsheid suggereerde, honderdduizenden jaren voordat sterren zich daadwerkelijk beginnen te vormen, vonden de onderzoekers. Gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift , de resultaten dagen bestaande theorieën uit die een omgeving vereisen die wordt verwarmd door protosterren - sterren in wording - om complexe organische moleculen waarneembaar te maken.

De studie is de eerste die zoekt naar de handtekeningen van twee complexe organische moleculen, methanol en aceetaldehyde, in een aanzienlijk aantal potentiële stervormingslocaties, in tegenstelling tot eerdere waarnemingen, die zich vooral op individuele objecten had gericht. Pre-stellaire of sterloze kernen worden zo genoemd omdat ze, hoewel ze nog geen sterren bevatten, ze markeren gebieden in de ruimte waar koud stof en gassen samensmelten tot de zaden die sterren en mogelijk planeten zullen doen ontstaan.

De onderzoekers gebruikten de 12-meter schoteltelescoop van de Arizona Radio Observatory op Kitt Peak, ten zuidwesten van Tucson, om door de sluier van gas en stof te turen van 31 sterloze kernen verspreid over een stervormingsgebied dat bekend staat als de Taurus-moleculaire wolk, op ongeveer 440 lichtjaar van de aarde. Elke kern kan zich uitstrekken over een afstand van maximaal 1, 000 zonnestelsels naast elkaar opgesteld.

"Deze sterloze kernen waar we naar keken, zijn enkele honderdduizenden jaren verwijderd van de initiële vorming van een protoster of andere planeten, " zei Yancy Shirley, universitair hoofddocent sterrenkunde, die samen met hoofdauteur Samantha Scibelli het artikel schreef, een derdejaars promovendus in de onderzoeksgroep van Shirley. "Dit vertelt ons dat de fundamentele organische chemie die nodig is voor leven aanwezig is in het ruwe gas voorafgaand aan de vorming van sterren en planeten."

Hoewel wetenschappers al lang op de hoogte zijn van het bestaan ​​in de ruimte van prebiotische moleculen - die de bouwstenen leveren die nodig zijn voor het leven zoals we dat kennen - was het moeilijk om afdoende antwoorden te vinden op waar en hoe ze zich vormen en de mechanismen waarmee ze eindigen op het oppervlak van een toekomstige planeet.

"De exacte processen die spelen, worden nog steeds besproken, omdat de theoretische modellen nog steeds niet helemaal overeenkomen met wat we zien, ' zei Scibelli. 'Met dit papier, we kunnen de vormingsmechanismen die mogelijk plaatsvinden beter inperken door de theoretici te vertellen hoe overvloedig deze moleculen zijn."

Pre-stellaire kernen zijn als vensters in de vroegste evolutionaire stappen naar sterrenstelsels met planeten en mogelijk zelfs levensvormen, Scibelli legde uit, schatten dat voorafgaand aan deze studie minder dan 10 van dergelijke objecten waren onderzocht op complexe organische moleculen. Soortgelijke waarnemingen waren meestal gericht op één molecuul, methanol, overwegende dat het hier beschreven onderzoek specifiek de evolutie van methanol en aceetaldehyde volgde, een bijbehorend alcoholderivaat.

Voor dit onderzoek is het team zocht naar de kenmerkende kenmerken van de twee moleculen tijdens een observatiecampagne van in totaal bijna 500 uur observatietijd.

Methanol bleek aanwezig te zijn in alle 31 pre-stellaire kernen, en 70% daarvan bevatte naast methanol ook aceetaldehyd. De auteurs van de studie interpreteren deze resultaten als bewijs dat complexe organische moleculen veel meer wijdverspreid zijn in ontluikende stervormingsgebieden dan eerder werd gedacht.

Deze bevindingen dagen traditionele theorieën uit over hoe prebiotische moleculen worden gevormd, omdat ze uitgaan van een scenario waarin de warmte van pasgeboren sterren de noodzakelijke omgeving biedt voor de vorming van organische moleculen. De overvloed aan complexe organische moleculen in wolken van extreem koud gas en stof die nog ver verwijderd zijn van dergelijke omstandigheden, betekent dat andere processen aan het werk moeten zijn.

"Binnen deze kernen, die we beschouwen als geboorteplaatsen, cocons en kraamkamers van lichte sterren vergelijkbaar met onze zon, de omstandigheden zijn zodanig dat het zelfs moeilijk is om deze moleculen te maken, "Zei Scibelli. "Door dit soort onderzoeken te doen, we kunnen beter begrijpen hoe voorlopers van het leven ontstaan, hoe ze migreren en zonnestelsels binnengaan in latere stadia van stervorming."

Scibelli zei dat het onderzoek niet mogelijk zou zijn geweest zonder het Arizona Radio Observatory op Kitt Peak. Omdat hun stof- en gasgehalte pre-stellaire kernen in optisch licht aan het zicht onttrekt, astronomen moeten terugvallen op veel langere golflengten. In vergelijking met veel andere astronomische doelen, pre-stellaire kernen zijn zeer rustige omgevingen en extreem koud, dus ze zenden zeer zwakke signalen uit.

"Omdat we deze grote steekproefomvang van kernen wilden observeren en een gedetailleerd beeld wilden krijgen van hoe de twee moleculen samen evolueren, we moesten lang naar deze kernen staren, "Scibelli zei, eraan toevoegend dat het bijna onmogelijk zou zijn om dit soort onderzoek met een andere radiotelescoop uit te voeren, omdat grotere observatoria niet zoveel tijd voor één project kunnen uittrekken.

"We hebben echt geluk, want met onze faciliteiten hier in Arizona, We kunnen dat doen, " ze zei.

Vergeleken met andere objecten in het heelal, zoals sterrenstelsels, pre-stellaire kernen vormen zich op vrij korte tijdschalen, met een levensduur van minder dan een miljoen jaar. Gedreven door processen als turbulentie en zwaartekracht, het gas en stof in de moleculaire wolk storten in tot filamenten, en het is binnen die filamenten dat de dichtere kernen worden gevormd. Scibelli zei dat de Taurus Molecular Cloud vooral interessant is omdat het een kijkje geeft in verschillende evolutionaire stadia tussen kernen.

"Niet alle kernen kunnen sterren vormen; er is veel onzekerheid mee gemoeid, " zei ze. "We denken dat veel van de kernen zich in een vroeg stadium bevinden, daarom zien we ze nu geen sterren vormen."

Om modellen van de evolutie van prebiotische moleculen in de vroegste stadia verder te verfijnen, De groep van Shirley is van plan zich te verdiepen in individuele sterloze kernen om een ​​meer uitgebreide inventaris van alle aanwezige complexe organische moleculen te verzamelen.

Objecten zoals de stervormende wolk Stier bieden belangrijke aanwijzingen voor de geschiedenis van ons eigen zonnestelsel, zei Scibelli.

"Ons zonnestelsel is geboren in een wolk als deze, maar de wolk is er niet meer voor ons om te zien, "Zei ze. "Kijken naar objecten in de ruimte is een beetje als kijken naar een fotoalbum met snapshots van verschillende mensen in verschillende levensfasen, van hun babytijd tot op hoge leeftijd, en in ons geval dienen kernen zonder sterren als stellaire echo's."