Er zijn complexe, organische moleculen waargenomen in de gas- en stofschijf rondom een jonge ster. Zulke moleculen kunnen de bouwstenen van leven vormen. Het is voor het eerst dat astronomen de complexe organische moleculen aceetaldehyde en methylformiaat hebben gedetecteerd in zo’n stofschijf.

De ster waar de moleculen zijn waargenomen, V883 Orionis, is iets zwaarder dan de zon maar straalt meer dan vierhonderd keer zo veel energie uit. Dat komt doordat het een jonge ster in de groei is, zegt promovendus Merel van ‘t Hoff van de Universiteit Leiden. Later in zijn leven zal de ster tot rust komen en zich meer als de zon gaan gedragen.

V883 Orionis staat op ongeveer 1.350 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Orion. Uit de gas- en stofschijf rondom de ster kunnen planeten gevormd worden. Daarom wordt dit een protoplanetaire schijf genoemd.

Vastgevroren moleculen

Met waarnemingen van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili toonden de onderzoekers aan dat er in de protoplanetaire schijf onder andere methanol, aceetaldehyde (CH3CHO) en methylformiaat (CH3OCHO) voorkomt. De laatste twee stoffen zijn nooit eerder in een protoplanetaire schijf gemeten. Dat komt omdat die schijf normaal ijskoud is. Daardoor vriezen de moleculen in de schijf vast aan stofdeeltjes. De samenstelling van zulke stoffige ijsklompjes is lastig te bepalen.

Bij V883 Orionis hebben de astronomen mazzel. De groei van deze jonge ster gaat niet geleidelijk. Er is al zeker honderd jaar een groeistuip gaande die gepaard gaat met een energie-uitbarsting. Daardoor is de ster helderder en heter dan gebruikelijk. Het binnenste gedeelte van de stofschijf warmt daardoor op en het ijs verdampt. Daarbij komen de moleculen vrij. Die vrije moleculen zijn gemakkelijker waar te nemen. Dat komt doordat elke molecuulsoort, nadat het wat energie absorbeert, licht uitzendt van een specifieke golflengte. Door te meten welke golflengtes licht de schijf rondom te ster uitzendt, wisten de onderzoekers te achterhalen welke soort moleculen er voorkomen.

Complexe moleculen in de ruimte

Het is al langer bekend dat de dergelijke complexe moleculen kunnen ontstaan in de stoffige ijsklompjes van interstellaire gaswolken. ‘In het ijs vinden chemische reacties plaats, waarbij deze moleculen vormen uit simpelere moleculen en atomen’, zegt Van ‘t Hoff.

Eerder werd ook de aanwezigheid van twee organische moleculen, methanol en acetonitril in het gas van protoplanetaire schijven aangetoond. Dat het stoffige ijs rijk is aan organische moleculen werd daarom al vermoed. ‘Maar we hebben het nu voor het eerst met waarnemingen aangetoond’, aldus Van ‘t Hoff.

Dit onderzoek draagt bij aan de vraag hoe de bouwstenen van leven op planeten belanden. Het is steeds duidelijker dan een deel van de complexe moleculen in de ruimte kan ontstaan in protoplanetaire schijven. Via meteorieten kunnen deze moleculen op planeten terechtkomen. Met dit onderzoek willen de astronomen achterhalen welke en hoeveel complexe stoffen in de protoplanetaire schijf voorkomen. Zo proberen ze een beeld te krijgen van de moleculen die op jonge planeten voorhanden zijn om bouwstenen van leven te creëren.

De gebruikte ALMA-waarnemingen waren niet bedoeld voor onderzoek naar complexe moleculen. ‘Daarvoor waren de meettijden te kort’, zegt Van ‘t Hoff. ‘We willen nu langere metingen gaan doen, zodat we meer licht opvangen en mogelijk ook andere, minder voorkomende moleculen kunnen waarnemen.’

ALMA-opname van het stof in de schijf rond V883 Orionis met de grootte van de baan van Neptunus weergegeven ter vergelijking. Links een impressie van met ijs bedekte stofdeeltjes in de koude delen van de schijf. Rechts de samenstelling van het warme gedeelte van de schijf waar het ijs verdampt en de organische moleculen vrij zijn. Onderaan het spectrum van de moleculen zoals waargenomen door ALMA. De hoge pieken geven de aanwezigheid van specifieke moleculen aan. Bron: M van ’t Hoff.