Methanol, CH3OH, is een van de simpelste complexe moleculen. Het molecuul wordt door astronomen gezien als een voorloper van het ontstaan van leven omdat er bijvoorbeeld aminozuren en eiwitten uit gevormd kunnen worden. Onderzoekers hadden eerder al methanol aangetoond in een koude planeetvormende schijf rond een nabije ster, in kometen en in de koude gaswolken waaruit sterren ontstaan. Nu is voor het eerst een groot reservoir methanol ontdekt in een warm gedeelte van een planeetvormende schijf.
Dat reservoir van methanol kan niet in de warme schijf zelf zijn gevormd, omdat dat chemisch onmogelijk is. De onderzoekers vermoeden dan ook dat het methanol-ijs al aanwezig was op de stofdeeltjes in de koude gaswolk waaruit de ster en de schijf zijn ontstaan.
Tekst gaat verder na afbeelding.
Een kaartje van het methanol (wit) in de planeetvormende schijf rond de ster HD 100546. De rode lijn is de baan die de 'koude' planeet Neptunus zou hebben als hij rond deze ster zou cirkelen. Het witte methanol bevindt zich dus bijna volledig in het 'warme' gedeelte van de planeetvormende schijf. (c) ALMA/Booth et al.
Overgeërfd
Onderzoeksleider Alice Booth (Universiteit Leiden): "Dit is een erg spannend en onverwacht resultaat. Het is het eerste, waarneembare bewijs dat complexe organische moleculen 'overgeërfd' kunnen worden van een miljoenen jaren oudere koude gaswolk naar een jonge, warme schijf waarin planeten aan het ontstaan zijn."
De onderzoekers deden hun waarnemingen aan de planeetvormende schijf rond de veel bestudeerde ster HD 100546. Deze schijf en ster zijn zo'n 10 miljoen jaar oud en bevinden zich op ongeveer 360 lichtjaar van de aarde in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Vlieg.
Tekst gaat verder na afbeelding.
De ster HD 100546 heeft een grote protoplanetaire schijf. In het koude buitengebied van deze schijf werd in 2013 een mogelijke planeet-in-wording aangetroffen (oranje stip). Het onderzoek van nu gaat over het warmere binnendeel van de schijf. De zwarte vlekjes op de foto zijn artefacten. (c) ESO/NASA/ESA/Ardila et al.
Verrassing
De onderzoekers gebruikten voor hun waarnemingen de ALMA-telescopen, hoog in de Chileense Andes. De astronomen waren eigenlijk op zoek naar het eenvoudige molecuul zwavelmonoxide, maar ontdekten tot hun verrassing in de gegevensspectra ook methanollijnen.
In de toekomst hopen de onderzoekers meer gegevens te verzamelen zodat de methanollijnen nog scherper worden. Ook gaan ze zoeken naar complexere zuurstofhoudende moleculen zoals dimethylether (C2H6O), methylformiaat (C2H4O2) en aceetaldehyde (C2H4O). Van deze moleculen, die ook in kometen en gaswolken voorkomen, wordt aangenomen dat ze mede aan de basis staan van prebiotisch materiaal.
De onderzoekers willen de hoeveelheden van deze stoffen in de planeetvormende schijf vergelijken met de hoeveelheden in kometen. Zo kunnen ze beter in beeld krijgen welk deel van de organische moleculen overleven tijdens de stervorming. En dat is weer van belang voor een beter begrip van de chemische processen tijdens de vorming van planeten. Immers, ijzige planetoïden zoals kometen zijn de bouwstenen van planeten.
Wetenschappelijk artikel
An inherited complex organic molecule reservoir in a warm planet-hosting disk. By: Alice S. Booth et al. In: Nature Astronomy, 2021 [origineel | gratis preprint].
Samengestelde afbeelding van de ster HD100546 (rechts) met het methanolreservoir (links) in het warme gedeelte van de protoplanetaire schijf. (c) ALMA/Booth et al. & ESO/NASA/ESA/Ardila et al.