Een artistieke impressie van de stoffige schijf in een baan rond IRS 46. Afbeelding tegoed: NASA / JPL-Caltech Klik om te vergroten
Astronomen van het W. M. Keck Observatorium hebben ?? bf gevonden? voor het eerst ?? bf? enkele van de basisverbindingen die nodig zijn om organische moleculen te bouwen en een van de basen die in DNA worden gevonden in de binnenste regionen van een planeetvormende schijf. Het object, bekend als "IRS 46", bevindt zich in het Melkwegstelsel, ongeveer 375 lichtjaar van de aarde, in het sterrenbeeld Ophiuchus. De resultaten worden gepubliceerd in een aankomend nummer van de Astrophysical Journal Letters.
"We zien prebiotische organische moleculen in kometen en de gasreuzenplaneten in ons eigen zonnestelsel en vragen ons af, waar komen deze chemicaliën vandaan?" zei Dr. Marc Kassis, ondersteunende astronoom bij het W. Keck Observatorium. "Met de Spitzer-ruimtetelescoop kunnen we deze jonge stellaire objecten op nieuwe en onthullende manieren bestuderen, waardoor we spannende aanwijzingen krijgen over waar het leven zich in het universum kan vormen."
De twee gevonden organische verbindingen - acetyleen en waterstofcyanide - worden vaak aangetroffen in ons eigen zonnestelsel, zoals de atmosfeer van de gigantische gasplaneten, de ijzige oppervlakken van kometen en de atmosfeer van Saturnus 'grootste maan, Titan . Een andere gedetecteerde koolstofhoudende soort, kooldioxide, is wijdverspreid in de atmosfeer van Venus, de aarde en Mars.
"Als je waterstofcyanide, acetyleen en water samen in een reageerbuis doet en ze een geschikt oppervlak geeft waarop je kunt concentreren en reageren, krijg je een hoop organische verbindingen, waaronder aminozuren en een DNA-purinebase, adenine genaamd, ”, Zei Keck-astronoom Dr. Geoffrey Blake, van het California Institute of Technology in Pasadena en co-auteur van de paper. 'Nu kunnen we dezelfde moleculen detecteren in de planeetzone van een ster op honderden lichtjaar afstand.'
De aanwezigheid van gasrijke schijven rond jonge sterren is algemeen bekend, maar er wordt weinig begrepen over de chemische structuur binnenin. De ontdekking van acetyleen en waterstofcyanide in een van deze schijven zal astronomen helpen deze schijven beter te begrijpen, waar toekomstige zonnestelsels zich op een dag kunnen vormen en mogelijk tot leven kunnen leiden.
"Spitzer vond iets heel unieks - een jonge protoster met een stoffige schijf die, gezien vanaf de aarde, schuin op de lucht lijkt, vergelijkbaar met hoe sommige sterrenstelsels verschijnen", legde Kassis uit. “Door deze kijkhoek kon het team Keck-NIRSPEC-gegevens gebruiken om de binnenste regionen van de schijf te bestuderen. De resultaten vertelden het team precies hoe de schijf bewoog en suggereren dat er een stellaire wind uit het binnengebied kan komen. Keck hielp ook bij het meten van de hoge temperaturen en de deeltjesconcentratie in de schijf. ”
Het stof en gas rond een jonge ster blokkeren zichtbaar licht, maar laten langere golflengten, zoals infrarood licht, door. Astronomen kunnen ontdekken waar dit gas en stof van gemaakt zijn door het licht te scheiden in de golflengten of kleuren van de componenten.
Sinds 2003 stelt de NASA Spitzer-ruimtetelescoop astronomen in staat om deze techniek te gebruiken om moleculaire verbindingen te bestuderen in protoplanetaire schijven van jonge stellaire objecten. Het Spitzer "c2d legacy programma" heeft gekeken naar meer dan 100 bronnen in vijf nabijgelegen stervormingsgebieden en slechts één ?? bf? IRS 46 ?? bf? toonde duidelijk bewijs van het bevatten van de organische verbindingen in de warme gebieden dicht bij de ster waar terrestrische planeten zich waarschijnlijk zullen vormen.
"Dit baby-systeem lijkt misschien veel op het onze, miljarden jaren geleden, voordat het leven op aarde ontstond", zegt Fred Lahuis van de Sterrewacht Leiden in Nederland en het SRON Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek. Lahuis is de hoofdauteur van het artikel dat de resultaten beschrijft.
Hoewel de precieze gebeurtenissen die leiden tot zelfreplicerende nucleïnezuren onduidelijk blijven, is aangetoond dat de moleculen van acetyleen (C2H2) en waterstofcyanide (HCN) de basisverbindingen produceren die nodig zijn om RNA en DNA op te bouwen. Het team ontdekte dat de overvloed aan waterstofcyanide (HCN) bijna 10.000 keer hoger was dan die in koud interstellair gas waaruit sterren en planeten worden geboren.
Modellen van de vroege chemie van het zonnestelsel waren historisch gericht op gegevens van ons eigen primitieve zonnestelsel, maar nu hebben ontdekkingen van protoplanetaire schijven het veld geopend voor andere zonnestelsels dan de onze. Theoretische modellen hebben gesuggereerd dat grote hoeveelheden complexe organische moleculen aanwezig zouden zijn in de binnenste regionen van deze schijven, maar tot nu toe waren er geen waarnemingstests mogelijk.
Om te helpen bepalen waar precies het organisch-rijke gas zich in IRS 46 bevindt, gebruikte het team ook submillimeter-gegevens van de James Clerk Maxwell-telescoop op Mauna Kea. De opnieuw waargenomen zwakke signalen suggereren dat het materiaal afkomstig is van de binnenste schijf, misschien niet meer dan 10 astronomische eenheden van de moederster, vergelijkbaar in de afstand tot waar Saturnus om de zon in ons eigen zonnestelsel draait. Er moet echter nog veel extra werk worden verzet om dit zeker te weten.
"De gassen zijn erg warm, dichtbij of enigszins boven het kookpunt van water op aarde", zegt Dr. Adwin Boogert, ook van Caltech. "Deze hoge temperaturen hielpen de locatie van de gassen in de schijf te bepalen."
De resultaten van Keck-NIRSPEC wijzen op de aanwezigheid van een stellaire wind die uit het binnenste deel van de schijf komt en in de IRS 46 draait. De wind kan uiteindelijk het stoffige puin in de schijf wegblazen, waardoor misschien de aanwezigheid van rotsachtige, aardachtige planeten in enkele miljoenen jaren.
Het Jet Propulsion Laboratory beheert de Spitzer Space Telescope-missie voor NASA's Science Mission Directorate, Washington. Wetenschappelijke operaties worden uitgevoerd in het Spitzer Science Center in Caltech. JPL is een divisie van Caltech.
Het W. Keck Observatorium wordt beheerd door de California Association for Research in Astronomy, een non-profit 501 (c) (3) -bedrijf. De Keck I en Keck II 10 meter telescopen tasten de zwakste objecten in het optische en infrarood universum af.
Oorspronkelijke bron: W. Keck Observatory
