Het heelal heeft menig verrassende ontdekking in petto. Zo hebben onderzoekers van het Max-Planck-Instituut voor Radioastronomie voor het eerst zware methanol (CD3OD) in een interstellaire wolk aangetoond. Dit wordt beschouwd als de bouwsteen van complexe organische moleculen en biedt inzicht in hoe sterren en planeten ontstaan uit extreem koud interstellair gas en stof.
De Perseus-moleculaire wolk bevindt zich op ongeveer 1000 lichtjaar van de aarde. Rond ten minste één van de zeer jonge sterren die er nog in verborgen liggen, komt een zeldzame vorm van de organische alcohol methanol voor. Deze is in het huidige onderzoek voor het eerst ooit in de ruimte aangetoond.
Methanol (CH3OH) – de eenvoudigste organische alcohol – speelt een centrale rol bij het ontstaan van complexe organische verbindingen in de interstellaire ruimte. In het kader van een studie onder leiding van Arnaud Belloche van het Max Planck-Instituut voor Radioastronomie hebben astronomen voor het eerst volledig gedeuteriseerd methanol (CD3OD) in de ruimte aangetoond. Bij deze „zware methanol“ zijn alle waterstofatomen vervangen door deuterium. Hiermee kunnen centrale voorspellingen van chemische modellen worden getoetst.
Een sleutelmolecuul in de kosmische cocktail
Zelfs in zeer jonge sterrenstelsels komen complexe moleculen zoals isopropanol voor. Experimenten wijzen erop dat deze zich vormen op het oppervlak van met ijs bedekte stofdeeltjes, nog voordat de ster überhaupt begint te schijnen. Methanol speelt daarbij een sleutelrol: het kan op de deeltjes langzaam reageren met atomen zoals koolstof, zuurstof en waterstof tot steeds grotere verbindingen. Zodra de ster begint te schijnen en zijn omgeving opwarmt, komen de complexe organische moleculen vrij als gas. Vanaf dat moment kunnen hun signaturen worden waargenomen met telescopen zoals de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), een netwerk van radiotelescopen in de Chileense Atacama-woestijn.
Om te begrijpen welke reacties en processen belangrijk zijn voor de vorming van complexe moleculen, is een zo volledig mogelijke inventarisatie nodig van de chemische verbindingen rond zeer jonge sterren. Gedeuteriseerde moleculen zijn bijzonder interessant, omdat ze alleen ontstaan onder extreem koude omstandigheden, die kenmerkend zijn voor de vroege fasen van de stervorming. Methanol staat hierbij centraal: van de veelvoorkomende basisvorm met normale waterstof, via de zeldzamere één- tot meervoudig gedeuteriseerde vormen, tot aan de volledig gedeuteriseerde vorm. Hier bestond tot nu toe een observatiegat.
Unieke vondst bij de Perseus-molecuulwolk
In het kader van het Alma-programma Compass (Complex Organic Molecules in Protostars with Alma Spectral Surveys) hebben de onderzoekers elf jonge sterrenstelsels geobserveerd. Een daarvan is de protoster IRAS4A2, die zich op ongeveer 1.000 lichtjaar afstand in de Perseus-molecuulwolk bevindt. Hier heeft het team nu voor het eerst het onmiskenbare kenmerk van volledig gedeuteriseerd methanol (CD₃OD) aangetoond. Het is bovendien de allereerste waarneming van een viervoudig gedeuteriseerd interstellair molecuul.
„Dankzij deuterering kunnen we de chemische ontwikkeling van moleculen tijdens het ontstaan van sterren en planeten volgen”, legt Silvia Spezzano uit, onderzoeksgroepsleider aan het Max-Planck-Instituut voor Extraterrestrische Fysica en medeauteur van de huidige studie. „Zo kunnen we hun chemie begrijpen en uiteindelijk ook hoe moleculaire complexiteit van interstellaire wolken wordt overgedragen naar planetenstelsels.“
Theoretische modellen komen niet overeen met de experimentele bevindingen
Het team kon niet alleen het bestaan van CD3OD rond IRAS4A2 aantonen, maar zelfs de frequenties van de verschillende methanolvarianten bepalen. Daarbij blijkt dat de volledig gedeuteriseerde vorm ongeveer honderd keer vaker voorkomt dan theoretisch was voorspeld. Geen van de beschikbare chemische modellen is momenteel in staat om dit grote aandeel aan CD3OD te verklaren. „Een cruciaal proces dat de vorming van meervoudig gedeuteriseerd methanol stimuleert, lijkt dus in al deze modellen te ontbreken”, legt onderzoeksleider dr. Arnaud Belloche uit.
De gegevens van IRAS4A2 bevatten zelfs nog meer: er zijn niet-geïdentificeerde spectraallijnen. Gezien de detectie van CD3OD verwachten de astronomen dat sommige van deze lijnen afkomstig zouden kunnen zijn van de meervoudig gedeuteriseerde vormen van methanol, CH2DOD en CHD2OD, afkomstig zouden kunnen zijn. Er wordt al gewerkt aan de bijbehorende laboratoriumgegevens, die nog ontbreken voor een zekere bevestiging. „In het Centrum voor Astrochemische Studies van het Max-Planck-Instituut voor Extraterrestrische Fysica voeren we een systematisch laboratoriumprogramma uit om de spectra van gedeuteriseerde complexe organische moleculen, waaronder CH2DOD en CHD2OD, te onderzoeken”, aldus Spezzano. Onderzoeksleider Belloche vult aan: „Hieruit blijkt hoe belangrijk de wisselwerking tussen waarneming, experiment en modellering is.” Gelijktijdig met de huidige studie worden nog zes andere gepubliceerd die in het kader van Compass tot stand zijn gekomen. Samen werpen ze een licht op de diversiteit van complexe organische moleculen in de ruimte.
Voor ons is het vanzelfsprekend dat wij verantwoordelijk omgaan met uw persoonsgegevens. Voor zover wij persoonsgegevens van u verzamelen, verwerken wij deze met inachtneming van de geldende voorschriften inzake gegevensbescherming. Gedetailleerde informatie vindt u in onze Privacyverklaring.
Toestemming voor het gebruik van gegevens voor reclamedoeleinden
Ik ga ermee akkoord dat Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planckstr. 7-9, 97082 Würzburg, met inbegrip van alle aan haar verbonden ondernemingen in de zin van §§ 15 e.v. AktG [Duitse Wet op de naamloze vennootschappen], (hierna: Vogel Communications Group) gebruik maakt van mijn e-mailadres voor het versturen van redactionele nieuwsbrieven. Overzichten van de betreffende gelieerde ondernemingen kunnen hier worden opgevraagd.
De inhoud van de nieuwsbrief heeft hierbij betrekking op producten en diensten van alle bovengenoemde ondernemingen, waaronder vaktijdschriften en vakboeken, evenementen en beurzen evenals evenementgerelateerde producten en diensten, gedrukte en digitale media-aanbiedingen, en diensten zoals andere (redactionele) nieuwsbrieven, winacties, leadcampagnes, online en offline marktonderzoek, vakspecifieke webportalen en e-learningcursussen. Indien ook mijn persoonlijke telefoonnummer werd verzameld, mag dit worden gebruikt om mij aanbiedingen te doen voor de bovengenoemde producten en diensten van de genoemde ondernemingen en voor marktonderzoek.
Mijn toestemming omvat daarnaast de verwerking van mijn e-mailadres en telefoonnummer voor de gegevensmatching voor marketingdoeleinden met geselecteerde advertentiepartners, zoals bijv. LinkedIn, Google en Meta. Ten behoeve hiervan mag Vogel Communications Group de genoemde gegevens gehasht overdragen aan advertentiepartners, die deze gegevens vervolgens gebruiken om te kunnen bepalen of ik eveneens lid ben van de betreffende platforms van de advertentiepartners. Vogel Communications Group gebruikt deze functie voor de volgende doeleinden: retargeting (upselling, cross-selling en klantenbinding), het genereren van zog. lookalike audiences voor het werven van nieuwe klanten en als uitsluitingsgrondslag voor lopende reclamecampagnes. Meer informatie kan ik ontlenen aan de paragraaf “Gegevensmatching voor marketingdoeleinden“ in de Privacyverklaring.
Indien ik op internet beveiligde content raadpleeg op portalen van Vogel Communications Group, met inbegrip van de aan haar verbonden ondernemingen in de zin van §§ 15 e.v. AktG, moet ik mij met verdere gegevens registreren om toegang te krijgen tot deze content. Als tegenprestatie voor deze kosteloze toegang tot redactionele content mogen mijn gegevens in de zin van deze toestemming worden gebruikt voor de hier genoemde doeleinden. Dit geldt niet voor de gegevensmatching voor marketingdoeleinden.
Recht op herroeping
Ik ben me ervan bewust dat ik deze toestemming te allen tijde met werking voor de toekomst kan intrekken. Mijn herroeping heeft geen invloed op de rechtmatigheid van de gegevensverwerkingen die vóór de herroeping hebben plaatsgevonden. Om mijn herroeping te verklaring, kan ik als één optie het op https://contact.vogel.de/nl op te vragen contactformulier gebruiken. Voor zover ik afzonderlijke nieuwsbrieven waarop ik geabonneerd ben, niet meer wil ontvangen, kan ik daarnaast ook op de afmeldlink klikken die onderaan de nieuwsbrief is opgenomen. Nadere informatie over mijn recht op herroeping en de uitoefening ervan evenals over de gevolgen van mijn herroeping vind ik in de Privacyverklaring, paragraaf Redactionele nieuwsbrieven.