Experimenten in het laboratorium voor astrofysica aan de Leidse Sterrewacht hebben aangetoond dat koolmonoxide(CO)-ijs veel gemakkelijker door ultraviolet licht wordt verdampt dan werd aangenomen.
Tot nu toe werd de verdamping van CO door licht bij lage temperaturen als nauwelijks relevant beschouwd. De nieuwe resultaten veranderen het gangbare beeld van de chemische evolutie rond jonge sterren. Karin Öberg en collega’s van de Leidse sterrenwacht publiceren hun resultaat binnenkort in de Astrophysical Journal Letters.
Het verschijnsel is op aarde bekend: na een koude winternacht is de lucht droog, en zijn autoruiten bedekt met een laagje ijs. In de ruimte zouden bij temperaturen van -260°C alle gasdeeltjes – met uitzondering van moleculair waterstof – moeten vastvriezen op het oppervlak van stofdeeltjes die zich tussen en om de sterren bevinden. Astronomische waarnemingen tonen echter aan dat nog aanzienlijke hoeveelheden CO in de gasfase voorkomen.
Recent laboratoriumonderzoek door de Leidse promovenda Öberg biedt een oplossing voor de discrepantie. Zij heeft in een speciale ultra-hoge vacuümopstelling CO-ijs beschoten met ultraviolet lichtdeeltjes, onder condities zoals die ook in de ruimte voorkomen. Het blijkt dat de verdamping van het ijs aanzienlijk efficiënter verloopt dan tot nu toe werd aangenomen. Astrochemische modellen gingen ervan uit dat er ruim 100.000 UV-fotonen nodig zijn om gemiddeld één CO-molecuul uit het ijs in de gasfase te schieten. De nieuwe experimenten tonen aan dat de efficiëntie bijna een factor 100 hoger ligt en de gevolgen daarvan zijn verreikend.
Na moleculair waterstof is CO het meest voorkomende molecuul in de wolken tussen de sterren. Het is ook het uitgangsproduct in vele chemische modellen, die uiteindelijk de vorming van prebiotische, ‘organische’ moleculen voorspellen. Omdat er zeker rond jonge sterren veel UV-straling voorhanden is, verklaart een efficiënt verdampingsmechanisme waarom er gasfase-moleculen kunnen worden waargenomen bij zeer lage temperaturen. Dit heeft directe gevolgen voor de chemische evolutie van het heelal.
“Interessant is ook dat het proces alleen voor CO wordt waargenomen en niet voor stikstof”, zo licht Harold Linnartz, leider van het Sackler laboratorium, toe. “Dit geeft duidelijk aan dat het hier om een molecuulspecifiek proces gaat. Het feit dat wij op aarde rondlopen, zou wel eens het gevolg kunnen zijn van een toevallige overlap van de energie van de ruimtestraling en de absorptie-eigenschappen van CO.”
Ewine van Dishoeck, hoogleraar moleculaire astrofysica: “Uit het materiaal rond jonge sterren worden nieuwe planeten gevormd en de chemische voorgeschiedenis van een wolk is dus van belang voor het vervolgverhaal. Het gaat in feite om één getal, maar wel om een getal met gevolgen”.
Ultraviolet licht ‘pusht’ chemie tussen de sterren
