Ontdekt in een interstellaire wolk, zijn de verbindingen overvloediger dan voorspeld
Complexe koolstofhoudende moleculen die zouden kunnen helpen verklaren hoe het leven is ontstaan, zijn voor het eerst in de ruimte geïdentificeerd.
Deze moleculen, polycyclische aromatische koolwaterstoffen of PAK’s genoemd, bestaan uit verschillende aan elkaar gekoppelde hexagonale ringen van koolstof met waterstofatomen aan de randen. Astronomen vermoeden al decennia lang dat deze moleculen overvloedig aanwezig zijn in de ruimte, maar geen enkele was eerder direct opgemerkt.
Eenvoudigere moleculen met een enkele koolstofring zijn eerder gezien. Maar “we zijn nu opgewonden om dat te zien we kunnen deze grotere PAK’s detecteren voor het eerst in de ruimte ”, zegt astrochemicus Brett McGuire van MIT, wiens team de ontdekking op 19 maart meldt. Wetenschap
Het bestuderen van deze moleculen en andere zoals zij zou wetenschappers kunnen helpen begrijpen hoe de chemische voorlopers van leven in de ruimte kunnen ontstaan. “Koolstof is zo’n fundamenteel onderdeel van chemische reacties, vooral reacties die leiden tot de essentiële moleculen van het leven”, zegt McGuire. “Dit is ons venster op een enorm reservoir ervan.”
Sinds de jaren tachtig hebben astronomen een mysterieuze infrarode gloed gezien die afkomstig was van plekken in ons sterrenstelsel en andere. Velen vermoedden dat de gloed afkomstig was van PAK’s, maar konden geen specifieke bron identificeren. De signalen van verschillende PAK’s overlappen te veel om ze uit elkaar te houden, zoals een koor zo goed samenvloeit dat het oor geen individuele stemmen kan onderscheiden.
In plaats van in de infraroodsignalen naar één stem te zoeken, wendden McGuire en collega’s zich tot radiogolven, waar verschillende PAK’s verschillende liedjes zingen. Het team trainde de krachtige Green Bank Telescope in West Virginia op TMC-1, een donkere wolk op ongeveer 430 lichtjaar van de aarde nabij het sterrenbeeld Stier.
Eerder had McGuire ontdekt dat de wolk benzonitril bevat, een molecuul gemaakt van een enkele koolstofring (SN: 10/2/19 Dus hij dacht dat het een goede plek was om naar meer gecompliceerde moleculen te zoeken.
Het team detecteerde 1- en 2-cyanonaftaleen, moleculen met twee ringen met 10 koolstofatomen, acht waterstofatomen en een stikstofatoom. De concentratie is tamelijk diffuus, zegt McGuire: “Als je de binnenkant van je gemiddelde compacte auto met [gas from] TMC-1, je zou minder dan 10 moleculen hebben van elke PAK die we hebben gedetecteerd. “
Maar het was veel meer dan het team had verwacht. De cloud bevat tussen de 100.000 en een miljoen keer meer PAK’s dan theoretische modellen voorspellen. “Het is waanzinnig, dat is veel te veel”, zegt McGuire.
Er zijn twee manieren waarop PAK’s zich in de ruimte vormen: uit de as van dode sterren of door directe chemische reacties in de interstellaire ruimte. Aangezien TMC-1 net sterren begint te vormen, verwachtte McGuire dat alle PAK’s die het bevat zouden moeten zijn opgebouwd door directe chemische reacties in de ruimte. Maar dat scenario kan niet alle PAK-moleculen verklaren die het team heeft gevonden. Er is ook te veel om gemakkelijk te verklaren door stellaire as. Dat betekent dat er waarschijnlijk iets ontbreekt in de theorieën van astrochemici over hoe PAK’s zich in de ruimte kunnen vormen.
“We werken hier op onbekend terrein”, zegt hij, “dat is spannend.”
Het identificeren van PAK’s in de ruimte is “een groot ding”, zegt astrochemicus Alessandra Ricca van het SETI Institute in Mountain View, Californië, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. Het werk “is het eerste dat heeft aangetoond dat deze PAK-moleculen ook echt in de ruimte bestaan”, zegt ze. “Vroeger was het slechts een hypothese.”
De groep van Ricca werkt aan een database met infrarood PAK-signalen waarnaar de James Webb-ruimtetelescoop, die in oktober wordt gelanceerd, kan zoeken. “Dit alles zal zeer nuttig zijn voor JWST en het onderzoek naar koolstof in het universum”, zegt ze.