Persbericht

ALMA stuit op stellaire cocon met merkwaardige chemie

Het eerste object in zijn soort buiten de Melkweg

29 september 2016

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.’

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.

Noten

[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.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘The Detection of a Hot Molecular Core in the Large Magellanic Cloud with ALMA’, dat op 9 augustus 2016 is verschenen in de Astrophysical Journal.

Het onderzoeksteam bestaat uit Takashi Shimonishi (Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences & Astronomical Institute, Tohoku University, Japan), Takashi Onaka (Department of Astronomy, The University of Tokyo, Japan), Akiko Kawamura (National Astronomical Observatory of Japan, Japan) en Yuri Aikawa (Center for Computational Sciences, The University of Tsukuba, Japan)

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van ESO, de National Science Foundation (NSF) van de VS, de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan, met steun van de republiek Chili.  ALMA wordt gefinancierd door ESO, namens haar lidstaten, door NSF, in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van Taiwan (NSC), en door NINS, in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan en het Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

De bouw en het beheer van ALMA worden geleid door ESO, namen haar lidstaten; door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat bestuurd wordt door de Associated Universities, Inc. (AUI), namens Noord-Amerika, en door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), namens Oost-Azië. De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die specifiek is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

•  Onderzoeksartikel: xxx
•  Foto’s van ALMA

Contact

Takashi Shimonishi
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences
Tohoku University, Sendai, Miyagi, Japan
E-mail: shimonishi@astr.tohoku.ac.jp

Masaaki Hiramatsu
NAOJ Chile Observatory EPO officer
Tel: +81 422 34 3630
E-mail: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mob: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media