8 maart 2021

ALMA stuit op stellaire cocon met merkwaardige chemie

Artist’s impression van de warme moleculaire kern die ontdekt is in de Grote Magelhaense Wolk. Credit:
FRIS/Tohoku University.

Een ‘warme’, dichte massa van complexe moleculen die zich om een pasgeboren ster heeft verzameld – dat is wat een team van Japanse astronomen met ALMA heeft ontdekt. Deze unieke, warme moleculaire kern is de eerste in zijn soort die buiten de Melkweg is ontdekt. Hij heeft een chemische samenstelling die sterk afwijkt van die van vergelijkbare objecten in ons eigen sterrenstelsel. Dat kan erop wijzen dat de chemische processen die verspreid over het heelal plaatsvinden veel diverser zijn dan verwacht.

Een team van Japanse onderzoekers heeft de kracht van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ingezet om een zware ster te onderzoeken die bekendstaat als ST11 [1]. De ster, die deel uitmaakt van het naburige dwergstelsel Grote Magelhaense Wolk (GMW), vertoont emissie van een aantal moleculaire gassen. Dat wijst erop dat het team een concentratie van betrekkelijk warme moleculaire gassen rond de pas ontbrande ster heeft ontdekt. Het is voor het eerst dat zo’n warme moleculaire kern [2] buiten onze Melkweg is waargenomen.

Takashi Shimonishi, astronoom aan de Tohoku Universiteit in Japan en hoofdauteur van het onderzoeksverslag, toont zich enthousiast: ‘Dit is de eerste detectie van een extragalactische warme moleculaire wolk en een bewijs dat de nieuwe generatie telescopen heel goed in staat is om astrochemische verschijnselen buiten de Melkweg te onderzoeken.

ALMA-resultaten en infrarood-opname van het gebied. Credit: T. Shimonishi/Tohoku University, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

De ALMA-waarnemingen laten zien dat de ontdekte kern in de GMW een heel andere samenstelling heeft dan de vergelijkbare objecten die in de Melkweg worden aangetroffen. De meest opvallende chemische signaturen in de kern zijn die van bekende moleculen als zwaveldioxide, stikstofmonoxide en formaldehyde, en het alomaanwezige stof. Maar diverse organische verbindingen, waaronder methanol (het eenvoudigste alcoholmolecuul), komen in de pas ontdekte warme moleculaire kern opvallend weinig voor. De kernen in onze Melkweg bevatten juist een breed scala aan organische moleculen, inclusief methanol en ethanol.

De waarnemingen wijzen erop dat de moleculaire samenstelling van materialen die sterren en planeten vormen veel diverser is dan we verwachtten,‘ aldus Takashi Shimonishi.

De GMW bevat weinig elementen zwaarder dan waterstof en helium [3]. Het onderzoeksteam vermoedt dat dit zeer afwijkende galactische milieu van invloed is op de molecuul-vormende processen die zich rond de jonge ster ST11 afspelen. Dat zou de waargenomen verschillen in chemische samenstellingen kunnen verklaren.

Onduidelijk is nog of de grote complexe moleculen die in de Melkweg zijn gedetecteerd ook in de warme moleculaire wolken van andere sterrenstelsels te vinden zijn. Complexe organische moleculen zijn van bijzondere betekenis, omdat sommige ervan betrokken zijn bij de vorming van prebiotische moleculen in de ruimte. Dit nieuwe object in een van onze naaste galactische buren biedt een uitgelezen kans om deze kwestie verder te onderzoeken. Maar het roept ook de vraag op wat de chemische diversiteit van sterrenstelsels betekent voor de ontwikkeling van extragalactisch leven.

Bron: European Southern Observatory

.

  1. De volledige aanduiding van ST11 is 2MASS J05264658-6848469. De jonge, zware ster met zijn pakkende naam staat te boek als een jong stellair object. Hoewel het vooralsnog om een enkelvoudige ster lijkt te gaan, is het denkbaar dat het in werkelijkheid een compacte sterrenhoop of een meervoudig stersysteem betreft. Het was het doelwit van de waarnemingen van het onderzoeksteam en hun resultaten brachten hen tot de conclusie dat ST11 is omgeven door een warme moleculaire kern. []
  2. Warme moleculaire kernen hebben de volgende eigenschappen: met een middellijn van minder dan 0,3 lichtjaar zijn ze (relatief) klein; ze hebben een dichtheid van meer dan een biljoen moleculen per kubieke meter (veel lager dan de dichtheden waar we op aarde mee te maken hebben, maar hoog voor een interstellaire omgeving); en ze hebben temperaturen boven de -173 graden Celsius. Dit laatste maakt hen zeker 80 graden warmer dan een gewone moleculaire wolk, terwijl ze van vergelijkbare dichtheid zijn. Deze warme wolken vormen zich vroeg in de evolutie van zware sterren en spelen een sleutelrol bij de vorming van complexe chemische verbindingen in de ruimte. []
  3. De kernfusiereacties die plaatsvinden wanneer een ster is gestopt met het fuseren van waterstof tot helium produceren zwaardere elementen. Deze zwaardere elementen worden de ruimte in geblazen wanneer zware sterren hun bestaan eindigen met een supernova-explosie. Daarom zijn de hoeveelheden zwaardere elementen in de loop van de geschiedenis van ons heelal toegenomen. Met haar geringe aandeel zware elementen geeft de GMW inzicht in de chemische processen die zich in het vroege heelal hebben afgespeeld. []

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.