Methanol gevonden in een warme planeetvormende schijf

Methanol bij HD 100546 gevonden
Een kaart van het methanol (wit) in de planetaire schijf rond de ster HD 100546. De rode lijn is de baan die de ‘koude’ planeet Neptunus zou beschrijving als die om deze ster zou draaien. De witte methanol bevindt zich dus nagenoeg volledig in het ‘warme’ deel van de planetaire schijf. Credit: ALMA/Booth et al.

Een internationaal team van astronomen onder leiding van Alice Booth van de universiteit Leiden heeft methanolijs gevonden in het warme deel van een planeetvormige schijf. Het methanol kan hier niet zijn geproduceerd en moet afkomstig zijn van de koude gaswolken waaruit de ster en schijf zijn ontstaan. Het methanol is dus geërfd. Als dat algemeen is dan kan dat de ontwikkeling van leven een vliegende start geven. De bevindingen van de onderzoekers zijn vandaag in Nature Astronomy gepubliceerd.

Methanol, CH3OH, is een van de eenvoudigste complexe moleculen. Door astronomen wordt het beschouwd als de voorloper van de prebiotische chemie die essentieel is voor leven omdat het gebruikt kan worden om er bijvoorbeeld aminozuren en eiwitten mee te maken. Onderzoekers hadden al aangetoond dat methanol aanwezig is 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 warme planeetvormende schijf.

Dit reservoir met methanol kan niet in de warme schijf zelf zijn ontstaan want dit chemisch gezien niet mogelijk. De onderzoekers stellen daarom dat het methanolijs al aanwezig was op de stofdeeltjes in de koude gaswolk waaruit de ster en de schijf zijn ontstaan.

Volgens onderzoeksleider Alice Booth van de universiteit van Leiden is het een erg verrassend resultaat. “Terwijl warme methanol is gedetecteerd in warme, jonge schijven is dit vanwege de aard van deze schijf het eerste duidelijke observationele bewijs dat complexe organische moleculen kunnen worden ‘overgeërfd’ uit de eerdere fase van koude donker wolken.’

Stofschijf rond de ster HD 100546
De ster HD 100546 heeft een grote protoplanetaire schijf. In 2013 werd in het koude buitengebied van deze schijf (oranje stip) een mogelijke planeet in wording gevonden. De huidige studie gaat over het warmere binnenste deel van de schijf. De zwarte vlekken in de afbeelding zijn artefacten. Credit: ESO/NASA/ESA/Ardila et al.

De onderzoekers deden hun waarnemingen aan de planeetvormende schijf rond de veel bestudeerde ster HD 100546. Deze schijf en ster zijn ongeveer 10 miljoen jaar oud en ze bevinden zich op een afstand van ongeveer 360 lichtjaar in het zuidelijke sterrenbeeld Vlieg – Musca.

De onderzoekers deden hun waarnemingen met de ALMA radiotelescoop (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) die in het Chileense Andesgebergte staat. De astronomen waren eigenlijk op zoek naar het eenvoudige molecuul zwavelmonoxide maar tot hun verassing detecteerden ze ook methanollijnen in hun spectra.

In de toekomst hopen de onderzoekers meer data te verzamelen zodat ze de methanollijnen met een grotere ruimtelijke resolutie kunnen waarnemen. Ze gaan ook op zoek naar complexere zuurstofhoudende moleculen zoals dimethylether (C2H6O), methylformiaat (C2H4O2) en acetaldehyde (C2H4O). deze moleculen, die worden beschouwd als enkele van de belangrijkste ingrediënten voor prebiotische chemie.

combinatiefoto stofschijf en methanol bij de ster HD 100546
Samengestelde afbeelding van de ster HD 100546 (rechts) met het methanol reservoir (links) in zijn warme deel van de protoplanetaire schijf. Credit: ALMA/Booth et al. & ESO/NASA/ESA/Ardila et al.

De onderzoekers willen de hoeveelheden van deze stoffen in de planeetvormende schijf vergelijken met de hoeveelheden in kometen. Op deze manier kunnen ze een beter idee krijgen van welk deel van de organische inhoud het stervormingsproces heeft overleefd. En dat is weer belangrijk voor een beter begrip van de chemische processen tijdens het ontstaan van planeten. IJzige asteroïden zoals kometen zijn immers de bouwstenen van deze planeten.

Artikel: An inherited complex organic molecule reservoir in a warm planet-hosting disk. By: Alice S. Booth et al. In: Nature Astronomy, 2021. ,

Het volledige artikel kan via dit pdf-bestand worden gelezen.

 

Eerste publicatie: 10 mei 2021
Bron: Phys.org & Nederlandse Onderzoeksschool voor Astronomie NOVA