De nieuwe ontdekking toont aan dat de emissie afkomstig is van een ‘ijsval’ in de schijf, die rijk is aan organische moleculen, waaronder dimethylether. Deze bevindingen brengen de onderzoekers een stap dichter bij het begrijpen van de oorsprong en evolutie van organische moleculen tijdens het proces van ster- en planeetvorming. De onderzoekers hebben ook aanwijzingen gevonden voor de aanwezigheid van methylformiaat, een complex molecuul dat op dimethylether lijkt en een bouwsteen is voor nog grotere organische moleculen.
De moleculen werden met behulp van het ALMA-observatorium in Noord-Chili gevonden in de planeetvormende schijf rond de jonge ster IRS 48. De schijf, die zich op 444 lichtjaar afstand van de aarde bevindt in het sterrenbeeld Slangendrager, is al onderwerp geweest van talrijke studies omdat zijn schijf een asymmetrische, cashewnoot-vormige ‘stofval’ bevat. Dit gebied, dat waarschijnlijk is gevormd door een pasgeboren planeet of een kleine stellaire begeleider die zich tussen de moederster en de stofval bevindt, bevat grote aantallen stofkorrels van millimeterformaat die kunnen samenklonteren tot objecten van kilometerformaat, zoals kometen, planetoïden en mogelijk zelfs planeten.
Vermoed wordt dat veel complexe organische moleculen, zoals dimethylether, ontstaan in stervormingsgebieden, nog voordat daarin sterren zijn geboren. In deze koude omgevingen hechten atomen en eenvoudige moleculen zoals koolstofmonoxide zich aan stofkorrels, waarop ze een ijslaagje vormen en chemische reacties ondergaan, die in de vorming van complexere moleculen resulteren. Onderzoekers hebben onlangs ontdekt dat de stofval in de schijf van IRS 48 ook een ijsreservoir is, waar zich stofkorrels bevinden die bedekt zijn met ijs dat rijk is aan complexe moleculen. Het is in dit gebied van de schijf dat ALMA nu tekenen van het dimethylether-molecuul heeft waargenomen: onder invloed van de warmte van IRS 48 sublimeert het ijs tot gas, en komen de ingevangen moleculen die van koude wolken zijn ‘geërfd’ vrij en worden ze detecteerbaar.
“Door deze resultaten kunnen we meer te weten komen over de oorsprong van het leven op onze planeet en daardoor een beter idee krijgen van het potentieel voor leven in andere planetenstelsels. Het is erg spannend om te zien hoe deze bevindingen in het grotere plaatje passen”, zegt eerste auteur Nashanty Brunken, masterstudent aan de Sterrewacht Leiden. Coauteur Alice Booth (Sterrewacht Leiden) voegt daaraan toe: “Wat dit nog opwindender maakt, is dat we nu weten dat deze grotere complexe moleculen beschikbaar zijn als voeding voor planeten-in-wording in de schijf. Dit was tot nu toe niet bekend, omdat deze moleculen doorgaans verscholen zitten in het ijs.”
De ontdekking van dimethylether suggereert dat ook veel andere complexe moleculen die gewoonlijk in stervormingsgebieden te vinden zijn zich in de ijzige structuren in planeet-vormende schijven kunnen verschuilen.
Door hun vorming en evolutie te bestuderen, kunnen onderzoekers dus beter begrijpen hoe prebiotische moleculen op planeten zoals de onze terechtkomen. “Ik vind het heel gaaf dat we nu de hele reis van deze complexe moleculen kunnen gaan volgen, van de wolken waarin zich sterren vormen, tot planeetvormende schijven en kometen aan toe. Hopelijk kunnen we met meer waarnemingen een stap dichter bij het begrijpen van de oorsprong van prebiotische moleculen in ons eigen zonnestelsel komen", zegt coauteur Nienke van der Marel (Sterrewacht Leiden).
Toekomstige onderzoeken van IRS 48 met ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), die momenteel in Chili wordt gebouwd en later dit decennium in gebruik zal worden genomen, zullen het team in staat stellen de chemie van de binnenste regionen van de schijf te bestuderen, waar zich aarde-achtige planeten zouden kunnen vormen.
Meer foto's en video's op de ESO-website
Wetenschappelijke artikel