Astronomen van onder andere de Sterrewacht Leiden is het gelukt om in de nabijheid van zonachtige protosterren licht op te vangen dat afkomstig is van methylisocyanaat. Dit giftige gas speelt een belangrijke astrochemische rol. Als bouwsteen van biologisch belangrijke moleculen vormt het mogelijk een schakel in het ontstaan van leven.
Afgelopen jaar onderzocht de Leidse promovendus Niels Ligterink met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Noord-Chili het dubbelstersysteem IRAS 16293-2422. Door het ontvangen licht spectraal te ontleden, ontdekte hij dat rond deze zeer jonge sterren het prebiotische molecuul methylisocyanaat voorkomt. Dit molecuul behoort tot een familie van stoffen die op aarde nodig zijn om peptiden en aminozuren en daarmee eiwitten te vormen, de bouwstenen van het leven.
Ligterink verrichtte zijn werk binnen het PILS-team, dat eerder in IRAS 16293-2422 ook suikers ontdekte. “We blijven maar prachtige dingen vinden, hier”, zegt Ligterink. “Dat is des te mooier omdat dit stersysteem veel weg heeft van hoe onze zon er ooit moet hebben uitgezien.”
IRAS 16293-2422 bestaat uit twee zeer jonge sterren in een dubbelstersysteem op ongeveer 400 lichtjaar afstand van de aarde in het grote stervormingsgebied Rho Ophiuchi in het sterrenbeeld Ophiuchus (Slangendrager).
Gelijktijdig met het PILS-consortium, vond ook een Spaans-Italiaans team bewijs voor de aanwezigheid van methylisocyanaat rond de jonge ster IRAS16293-2422. Beide teams spoorden het molecuul op door te zoeken op een aantal karakteristieke golflengten in het radiospectrum. Ze ontdekten de unieke chemische vingerafdrukken in de warme, dichte cocons van stof en gas rondom de jonge sterren. Dit is het materiaal waaruit planeten ontstaan. Zo zijn ook de aarde en de overige planeten van ons zonnestelsel ooit ontstaan uit materiaal dat zich rond onze zon bevond.
Coauteur Ewine van Dishoeck onderstreept het belang van de ontdekking. "Deze jonge sterren vertonen grote gelijkenissen met onze eigen zon en in feite kijken we naar een snapshot van de zon in zijn kleuterjaren. Hieruit kunnen we veel leren over het ontstaan van ons eigen zonnestelsel.” Het onderzoek van zonachtige protosterren kan astronomen dus inzicht geven in de omstandigheden die 4,5 miljard jaar geleden tot de vorming van ons zonnestelsel hebben geleid.
In hun artikel dat deze week verschijnt in MNRAS beschrijven de Leidse wetenschappers ook hoe methylisocyaat is ontstaan. “Waarnemen is één doel, maar begrijpen hoe moleculen ontstaan onder de extreme omstandigheden zoals die heersen rond een vormende ster, is zeker zo belangrijk”, aldus Van Dishoeck.
In een unieke opstelling in het Laboratorium voor Astrofysica aan de Leidse Sterrewacht, gefinancierd met hulp van de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), werden daartoe de chemische omstandigheden rondom IRAS 16293-2422 nagebootst. Coauteur Harold Linnartz: “Het is erg koud in de ruimte, waardoor op stofdeeltjes allerlei vrij eenvoudige moleculen vastvriezen. Wanneer die vervolgens bestraald worden met hard ultraviolet licht, dan blijkt het mogelijk te zijn methylisocyanaat te produceren.”
Ligterink sluit af: “Die experimenten waren allesbehalve eenvoudig, omdat het molecuul ronduit giftig is, maar laten eenduidig zien hoe methylisocyanaat op ijsdeeltjes kan worden gevormd, onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met die in de interstellaire ruimte”. Dit betekent dat dit molecuul – en daarmee ook een belangrijke voorwaarde voor de vorming van peptide-verbindingen – al rond jonge zonachtige sterren aanwezig is.
Artikel
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in “The ALMA-PILS survey: Detection of CH3NCO toward the low-mass protostar IRAS 16293-2422 and laboratory constraints on its formation”, van N.F.W. Ligterink et al in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. In dezelfde uitgave staat ook het artikel van de Spaans-Italiaanse groep: ‘First Detection of Methyl Isocyanate (CH3NCO) in a solar-type Protostar’, van R. Martín-Doménech et al.
Uitgebreid Nederlands persbericht op ESO-website
Sporen van prebiotisch gif ontdekt in snapshot van jonge zonnen
