Webb vindt overvloed aan organische moleculen rond een kleine ster
Sterren met een erg lage massa hebben vaker rotsachtige planeten in een baan dan andere sterren. De samenstellingen van deze planeten zijn grotendeels onbekend, maar er wordt verwacht dat ze verband houden met de protoplanetaire schijf waarin ze ontstaan. In een nieuw onderzoek hebben astonomen met behulp van de Webb Space Telescope gebruikt om de chemische samenstelling van de protoplanetaire schijf rond ISO-Chal 147 te onderzoeken. Dit is een rode dwergster die slechts een tiende van de massa van de Zon heeft. Ze identificeerden de emissie van 13 koolstofhoudende moleculen, waaronder ethaan en benzeen.
ISO-Chal 147 is een rode dwerg met een massa van 0,11 zonsmassa die ongeveer 639 lichtjaar van de Aarde is verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Chamaeleon – Kameleon.
De ster werd waargenomen als onderdeel van de MIRI Mid-INfrred Disk Survey (MINDS), dat als doel heeft een brug te bouwen tussen de chemische eigenschappen van schijven en de eigenschappen van exoplaneten.
Deze waarnemingen bieden inzicht in het milieu en de basisingrediënten voor het ontstaan van dergelijke planeten.
De astronomen ontdekten dat het gas in het planeetvormende gebied van ISO-Chal 147 rijk is aan koolstof.
Dit zou mogelijk kunnen komen doordat koolstof wordt verwijderd uit het vaste materiaal waaruit rotsachtige planeten kunnen ontstaan en zou kunnen verklaren waarom de Aarde relatief koolstofarm is.
De Webb Space Telescope heeft een betere gevoeligheid en spectrale resolutie dan eerdere infraroofruimtetelescopen. Dit zijn waarnemingen die niet vanaf de Aarde kunnen worden gedaan omdat de emissies door de atmosfeer worden geblokkeerd. Voorheen konden astronomen alleen de acetyleenuitstoot van dit object identificeren.
Dankzij de hogere gevoeligheid en spectrale resolutie van Webb konden de onderzoekers zwakke emissie van minder veel voorkomende moleculen detecteren.
Dankzij deze waarnemingen weet men dat deze koolwaterstofmoleculen niet alleen divers zijn maar ook overvloedig voorkomen.
Het spectrum van ISO-Chal 147, onthuld door het MIRI-instrument van de Webb toont de rijkste koolwaterstofchemie die tot nu toe is waargenomen in een protoplanetaire schijf, bestaande uit 13 koolstofhoudende moleculen tot aan benzeen.
Dit omvat de eerste extrasolaire detectie van ethaan, de grootste volledig verzadigde koolwaterstof de buiten ons zonnestelsel is waargenomen.
Omdat verwacht wordt dat volledig verzadigde koolwaterstoffen uit meer basische moleculen zullen ontstaan, geeft het detecteren ervan onderzoekers aanwijzingen over de chemische omgeving.
De astronomen hebben voor het eerst ook ethyleen, propyn en het methylradicaal gedetecteerd in een protoplanetaire schijf.
Deze moleculen zijn ook al gedetecteerd in ons zonnestelsel, bijvoorbeeld in kometen als 67P?CHuryumov-Gerisamenko en C/2014 Q2 – Lovejoy.
Volgens onderzoekers is het verbazingwekkend dat ze nu de dans van deze moleculen kunnen zien in geboorteplaatsen van planeten.
Het team geeft aan dat deze resultaten grote gevolgen hebben voor de astrochemie in de binnenste 0,1 AE en de planeten die daar ontstaan.
Dit verschilt enorm van de samenstelling die men ziet in schijven rond zonachtige sterren, waar zuurstofhoudende moleculen zoals koolstofdioxide en water, domineren en volgens de onderzoekers bevestigt dit object dat dit een unieke klasse van objecten is.
Volgens de onderzoekers is het ongelooflijk dat ze de hoeveelheid moleculen die ze op Aarde goed kennen, zoals benzeen, kunnen detecteren in kwantificeren in een object dat meer dan 600 lichtjaar verwijderd is.
De bevindingen zijn in het tijdschrift Science gepubliceerd.
Artikel: A.M. Arabhavi et al. 2024. Abundant hydrocarbons in the disk around a very-low-mass star. Science 384, 6700: 1086-1090; doi: 10.1126/science.adi8147
Eerste publicatie: 8 juni 2024
Bron: sci-news
