Persbericht

ALMA boekt zoet resultaat

Bouwstenen van het leven gevonden bij jonge ster

29 augustus 2012

Een team van astronomen heeft met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) suikermoleculen ontdekt in het gas rond een jonge, zonachtige ster. Het is voor het eerst dat er in de ruimte rond zo’n ster suiker is gedetecteerd. De ontdekking laat zien dat de bouwstenen voor leven op het juiste moment op de juiste plek aanwezig zijn om te worden opgenomen door planeten die zich rond de ster vormen.

De astronomen hebben moleculen van glycolaldehyde – een eenvoudige vorm van suiker [1] – aangetroffen in het gas rond IRAS 16293-2422, een jonge dubbelster die ongeveer net zo zwaar als de zon. Glycolaldehyde is al eens eerder in de interstellaire ruimte waargenomen, maar dit is voor het eerst dat het zo dicht bij een zonachtige ster – op afstanden vergelijkbaar met de afstand tussen de zon en de planeet Uranus – is ontdekt. De ontdekking bewijst dat sommige van de chemische bestanddelen die nodig zijn voor het ontstaan van leven bij deze ster al op het moment van planeetvorming aanwezig waren [3].

‘In de schijf van gas en stof rond de pas ontstane ster hebben we glycolaldehyde ontdekt, wat een eenvoudige vorm van suiker is, die niet veel verschilt van de suiker die we in koffie doen,’ verklaart Jes Jørgensen (Niels Bohr Instituut, Denemarken), de hoofdauteur van het onderzoeksartikel. ‘Dit molecuul is een van de ingrediënten voor de vorming van RNA dat, net als het verwante DNA, een van de bouwstenen van het leven is.’

De grote gevoeligheid van ALMA – zelfs op de technisch uitdagende kortste golflengten waarop zij kan opereren – was van cruciaal belang voor deze waarnemingen, die gedaan zijn tijdens de Science Verification-fase [4] van de sterrenwacht, waarbij slechts een deel van de array van antennes beschikbaar was.

‘Wat zo opwindend is aan onze bevindingen, is dat de ALMA-waarnemingen laten zien dat de suikermoleculen naar een van de sterren in het stelsel toe vallen,’ zegt teamlid Cécile Favre (Universiteit van Aarhus, Denmark). ‘De suikermoleculen bevinden zich niet alleen op de juiste plek om op een planeet terecht te komen, maar bewegen ook de goede kant op.’

De wolken van gas en stof die tot nieuwe sterren samentrekken zijn extreem koud [5]. Hierdoor vriezen veel gassen als ijs vast aan stofdeeltjes, waar zij zich tot complexere moleculen verbinden. Maar zodra de ster in het centrum van een draaiende wolk van gas en stof gereed is, verwarmt deze de binnenste delen van de wolk tot ongeveer kamertemperatuur. Daarbij verdampen de chemisch complexe moleculen en komen gassen vrij die karakteristieke radiostraling uitzenden, die met krachtige radiotelescopen zoals ALMA in kaart kan worden gebracht.

Met een afstand van ongeveer 400 lichtjaar bevindt IRAS 16293-2422 zich relatief dicht bij de aarde, wat hem tot een uitstekend doelwit maakt voor het onderzoek van de moleculen en de chemische reacties rond jonge sterren. Dankzij de mogelijkheden van de nieuwe generatie telescopen waartoe ALMA behoort, zijn astronomen nu in staat om de wolken van gas en stof waarin planetenstelsels ontstaan nauwkeurig te onderzoeken.

‘Een belangrijke vraag is: hoe complex kunnen de moleculen worden voordat ze door de nieuwe planeten worden opgenomen? Dat zou ons iets kunnen vertellen over de manier waarop leven elders zou kunnen ontstaan. ALMA-waarnemingen zullen een belangrijke rol spelen bij het oplossen van dit vraagstuk’, aldus Jørgensen.

Het onderzoek staat beschreven in een artikel dat in het tijdschrift Astrophysical Journal Letters zal verschijnen.

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië, met steun van de republiek Chili. ALMA wordt in Europa gefinancierd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), in Noord-Amerika door de National Science Foundation (NSF) van de VS in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van Taiwan (NSC), en in Oost-Azië door de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan. De bouw en het beheer van ALMA worden namens Europa geleid door ESO, namens Noord-Amerika door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), bestuurd door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).

Noten

[1] Suiker is de verzamelnaam voor een reeks kleine koolwaterstoffen (moleculen die koolstof, waterstof en zuurstof bevatten, doorgaans in een waterstof-zuurstofverhouding van 2:1, zoals bij water). Glycolaldehyde heeft de chemische formule C₂H₄O₂. De suiker die doorgaans in voedsel en dranken wordt gebruikt, is sucrose – een groter molecuul van dezelfde reeks koolwaterstoffen.

[2] Glycolaldehyde is tot nu toe op twee plekken in de ruimte gedetecteerd: in Sgr B1, een gaswolk in het galactisch centrum, met behulp van de 12 Meter Telescope op Kitt Peak (VS) van de National Science Foundation (NSF) in 2000 en de Robert C. Byrd Green Bank Telescope van de NSF (ook VS) in 2004, en in de compacte, hete moleculaire gaswolk G31.41+0.31, met de IRAM-interferometer op Plateau de Bure (Frankrijk) in 2008.

[3] Nauwkeurige laboratoriummetingen van de karakteristieke golflengten van radiostraling van glycolaldehyde waren cruciaal voor de identificatie van dit molecuul in de ruimte. Naast glycolaldehyde zijn bij IRAS 16293-2422 ook een aantal andere complexe organische moleculen ontdekt, waaronder ethyleenglycol, methylformiaat en ethanol.

[4] De eerste wetenschappelijke waarnemingen met een gedeeltelijke array van antennes begonnen in 2011 (zie eso1137). Zowel hiervoor als hierna zijn tal van Science Verification-waarnemingen verricht om aan te tonen dat ALMA in staat is om gegevens van de vereiste kwaliteit af te leveren, en de verzamelde gegevens zijn openbaar toegankelijk gemaakt. De hier beschreven resultaten maken gebruik van enkele van deze Science Verification-gegevens. Als de bouw van ALMA in 2013 is voltooid, zijn 66 zeer nauwkeurige antennes in bedrijf.

[5] Hun temperatuur ligt doorgaans ongeveer tien graden boven het absolute nulpunt, wat overeenkomt met –263 °C.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Detection of the simplest sugar, glycolaldehyde, in a solar-type protostar with ALMA’, van Jørgensen et al., dat in Astrophysical Journal Letters zal verschijnen.

Het onderzoeksteam bestaat uit Jes K. Jørgensen (Universiteit van Kopenhagen, Denemarken), Cécile Favre (Universiteit van Aarhus, Denemarken), Suzanne E. Bisschop (Universiteit van Kopenhagen), Tyler L. Bourke (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), Ewine F. van Dishoeck (Sterrewacht Leiden; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland) en Markus Schmalzl (Sterrewacht Leiden).

Het jaar 2012 staat in het teken van de vijftigste verjaardag van de oprichting van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. 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 uitsluitend 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. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), een telescoop van de 40-meterklasse die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel
• Meer over ALMA bij ESO
• Het Joint ALMA Observatory

Contact

Jes K. Jørgensen
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
Tel: +45 4250 9970
E-mail: jeskj@nbi.dk

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, Netherlands
Tel: +31 71 5275814
E-mail: ewine@strw.leidenuniv.nl

Douglas Pierce-Price, Public Information Officer
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media