ESA/Webb/NASA/CSA/W. Rocha et al/ESA/Webb/ESA/Webb, NASA, CSA, W. Rocha et
Das Mittelinfrarot-Instrument des James Webb-Weltraumteleskops hat ein Bild einer Region parallel zum massereichen Protostern IRAS 23385 aufgenommen. Der Protostern ist auf diesem Bild nicht sichtbar.
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Laut NASA haben Astronomen mit dem James Webb-Weltraumteleskop alltägliche chemische Inhaltsstoffe entdeckt, die in Essig, Ameisenstichen und sogar Margaritas um zwei junge Sterne herum vorkommen.
Zu den komplexen organischen Molekülen, die sie mit dem Mittelinfrarotinstrument des Weltraumobservatoriums beobachteten, gehörten Essigsäure, ein Bestandteil von Essig, und Ethanol – auch als Alkohol bekannt.
Das Team fand außerdem einfache Ameisensäuremoleküle, die das mit Ameisenstichen verbundene Brennen verursachen, sowie Schwefeldioxid, Methan und Formaldehyd. Wissenschaftler gehen davon aus, dass schwefelhaltige Verbindungen wie Schwefeldioxid auf der frühen Erde eine Schlüsselrolle gespielt haben könnten, die schließlich den Weg für die Entstehung von Leben ebnete.
Die neu entdeckten Moleküle wurden als eisige Verbindungen rund um IRAS 2A und IRAS 23385 entdeckt, bei denen es sich um zwei Protosterne handelt, also Sterne, die so jung sind, dass sie noch keine Planeten gebildet haben. Sterne entstehen aus wirbelnden Gas- und Staubwolken, und aus dem bei der Sternentstehung übrig gebliebenen Material entstehen Planeten.
Früheren Untersuchungen zufolge befindet sich der Protostern IRAS 23385 in der Milchstraße schätzungsweise 15.981 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Die neue Beobachtung ist für Astronomen interessant, da die Moleküle, die um die Sterne entdeckt wurden, entscheidende Bestandteile für potenziell bewohnbare Welten sein könnten und diese Bestandteile in die Planeten eingebaut werden könnten, die sich wahrscheinlich irgendwann um die Sterne bilden werden.
Der Weltraum ist voller Schwermetalle und chemischer Elemente und Verbindungen, die im Laufe der Zeit durch Sternexplosionen entstanden und freigesetzt wurden. Die chemischen Elemente werden wiederum in Wolken eingebaut, die die nächste Generation von Sternen und Planeten bilden.
Auf der Erde ermöglichte die richtige Kombination von Elementen die Entstehung von Leben, und wie der berühmte Astronom Carl Sagan einst sagte: „Wir bestehen aus Sternenstoff.“ Aber Astronomen fragen sich seit langem, wie häufig die für das Leben notwendigen Elemente im Kosmos vorkommen.
Zuvor entdeckten Wissenschaftler mithilfe von Webb Eisarten aus verschiedenen Elementen in einer kalten, dunklen Molekülwolke, einem interstellaren Klumpen aus Gas und Staub, in dem sich Wasserstoff- und Kohlenmonoxidmoleküle bilden können. Dichte Klumpen innerhalb dieser Wolken können kollabieren und Protosterne bilden.
Der Nachweis komplexer organischer Moleküle im Weltraum hilft Astronomen dabei, die Herkunft dieser Moleküle sowie anderer größerer kosmischer Moleküle zu bestimmen.
NASA/ESA/CSA/L. Hustak
Webbs Entdeckungen enthüllten einfache und komplexe Moleküle, die zur Bildung potenziell bewohnbarer Welten genutzt werden könnten.
Wissenschaftler glauben, dass komplexe organische Moleküle durch die Sublimation von Eis im Weltraum entstehen, also durch den Prozess, bei dem sich ein Feststoff in ein Gas verwandelt, ohne zunächst flüssig zu werden, und der neue Webb-Nachweis liefert Beweise für diese Theorie.
„Dieser Befund trägt zu einer der seit langem bestehenden Fragen in der Astrochemie bei“, sagte Will Rocha, Teamleiter des James Webb Observations of Young ProtoStars-Programms und Postdoktorand an der Universität Leiden in den Niederlanden, in einer Erklärung. „Was ist der Ursprung komplexer organischer Moleküle oder COMs im Weltraum? Werden sie in der Gasphase oder in Eis hergestellt? Der Nachweis von COMs in Eis legt nahe, dass chemische Festphasenreaktionen auf den Oberflächen kalter Staubkörner komplexe Arten von Molekülen bilden können.“
Eine Studie, die die neuen Protostern-Ergebnisse detailliert beschreibt, wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics angenommen.
Das Verständnis der Form komplexer organischer Moleküle kann Astronomen dabei helfen, besser zu verstehen, wie die Moleküle in Planeten eingebaut werden. Komplexe organische Moleküle, die in kaltem Eis eingeschlossen sind, können schließlich Teil von Kometen oder Asteroiden werden, die mit Planeten kollidieren und im Wesentlichen Inhaltsstoffe liefern, die das Leben unterstützen könnten.
Die um die Protosterne gefundenen Chemikalien spiegeln möglicherweise die frühe Geschichte unseres Sonnensystems wider und ermöglichen Astronomen einen Rückblick auf das, was vorhanden war, als sich die Sonne und die sie umkreisenden Planeten, einschließlich der Erde, bildeten.
„Alle diese Moleküle können Teil von Kometen und Asteroiden und schließlich neuen Planetensystemen werden, wenn das eisige Material im Zuge der Entwicklung des protostellaren Systems nach innen in die planetenbildende Scheibe transportiert wird“, sagte Studienkoautorin Ewine van Dishoeck, Professorin für molekulare Astrophysik in Leiden Universität, in einer Erklärung. „Wir freuen uns darauf, diese astrochemische Spur in den kommenden Jahren Schritt für Schritt mit weiteren Webb-Daten zu verfolgen.“
Das Team hat die Ergebnisse seiner Forschung dem Co-Autor der Studie, Harold Linnartz, gewidmet, der im Dezember unerwartet verstarb, kurz nachdem die Arbeit zur Veröffentlichung angenommen wurde.
Laut einer Mitteilung der Universität Leiden war Linnartz, der das Leidener Labor für Astrophysik leitete und die in der Studie verwendeten Messungen koordinierte, „weltweit führend bei Laborstudien gasförmiger und eisiger Moleküle im interstellaren Raum“.
Berichten zufolge war er von den Daten, die Webb erfassen konnte, begeistert und davon, welche Bedeutung die Ergebnisse für die astrochemische Forschung haben könnten.
„Harold war besonders froh, dass bei den COM-Aufgaben die Laborarbeit eine wichtige Rolle spielen konnte, da es schon lange auf sich warten ließ“, sagte van Dishoeck.