Een internationale onderzoeksgroep onder leiding van een postdoctoraal onderzoeker van de afdeling Astronomie van de Universiteit van Virginia identificeerde een rijke organische chemie in jonge schijven rond 50 nieuw gevormde sterren.

Op basis van waarnemingen van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array-telescoop in Chili - bekend als ALMA - bieden de bevindingen astronomen een beter begrip van de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de vorming van organische moleculen in de ruimte, aan het begin van de planeetvorming.

De verscheidenheid aan geïdentificeerde organische moleculen roept ook een belangrijke vraag op voor astronomen:hoe algemeen is het chemische erfgoed van deze schijven? Aangezien bekend is dat schijven rond jonge sterren de plaatsen zijn van toekomstige planeetvorming, het begrijpen van hun prebiotische potentieel is de sleutel. De bevindingen van het Star and Planet Formation Laboratory van de Japanse RIKEN Cluster for Pioneering Research zijn op 23 maart gepubliceerd door de American Astronomical Society in de Astrofysisch tijdschrift .

"Dit onderzoek gaat ons helpen onze huidige kennis te testen over de chemische evolutie die plaatsvindt in de schijven van nieuw gevormde sterren, " zei Yao-Lun Yang, hoofdauteur van het artikel en een postdoctoraal onderzoeker van Origins bij het Virginia Initiative on Cosmic Origins, gevestigd in UVA's Department of Astronomy. Yang was een Japan Society for the Promotion of Science fellow bij RIKEN, een nationaal wetenschappelijk onderzoeksinstituut in Japan toen hij aan het project begon te werken met andere onderzoekers verbonden aan RIKEN, de Universiteit van Tokio, Het Franse Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, en andere instellingen.

"We hebben de chemische samenstelling onderzocht van het materiaal waaruit deze protoplanetaire schijven en planeten groeien, en wat we heel interessant vonden, was de reeks complexe moleculen die we observeerden, " zei Yang. "Zelfs waar we een breed scala aan totale hoeveelheden specifieke organische moleculen hebben waargenomen, we vonden nog steeds een vergelijkbaar chemisch patroon in de verschillende regio's die we bestudeerden."

De Perseus Molecular Cloud bestuderen

Sterren ontstaan ​​uit interstellaire wolken, die uit gas en stof bestaan, via zwaartekrachtscontractie. Deze jonge sterren zijn omgeven door schijven, die het potentieel hebben om te evolueren naar planetaire systemen. Het identificeren van de oorspronkelijke chemische samenstelling van deze vormende schijven kan aanwijzingen bieden voor de oorsprong van planeten zoals de aarde, zei Yang.

Het op RIKEN gebaseerde onderzoek richtte zich op 50 bronnen die zijn ingebed in de moleculaire wolk van Perseus, die jonge protosterren bevat met protoplanetaire schijven die zich eromheen vormen. Zelfs met de kracht van de ALMA-telescoop, het duurde meer dan drie jaar, in de loop van verschillende projecten, om de enquête in te vullen. Door de emissie te observeren die wordt uitgezonden door moleculen bij specifieke frequenties, het team bestudeerde de hoeveelheid methanol, acetonitril, methylformiaat, dimethylether, en grotere organische stoffen - een ongekend onderzoek van "complexe" organische moleculen in een grote steekproef van jonge sterren van het zonnetype.

Volgens de enquête is 58% van de bronnen bevatte grote organische moleculen, terwijl 42% van de bronnen geen teken van hen vertoonde. Verrassend genoeg, de totale hoeveelheid van een bepaald molecuul dat werd gemeten, vertoonde een grote verscheidenheid, meer dan 100 keer verschil, zelfs voor zulke vergelijkbare sterren. Sommige bronnen bleken rijk te zijn aan organische moleculen, zelfs als ze relatief weinig materiaal rond de protoster hadden. Anderen hadden weinig organische eigenschappen, ondanks een grote hoeveelheid materiaal rond de protoster. Niettemin, de relatieve hoeveelheden waren opmerkelijk vergelijkbaar.

Het feit dat sommige systemen substantieel meer of minder totale organische inhoud hebben, suggereert dat de evolutionaire geschiedenis van de lokale omgeving een kritische invloed kan hebben op de moleculaire samenstelling in de resulterende planetaire systemen. Hoewel de chemische patronen tussen systemen relatief vergelijkbaar lijken, sommige schijven hebben "geluk" met meer organische rijkdom in vergelijking met andere.

Dergelijke vragen zullen hopelijk in de toekomst worden beantwoord door inspanningen om het organische reservoir in de loop van de tijd te volgen door onderzoeken uit te breiden naar nog jongere of veel oudere systemen, zei Yang.