Persbericht

ALMA en Rosetta detecteren freon-40 in de ruimte

Molecuul is toch niet geschikt als ‘verklikker’ van leven

2 oktober 2017

Bij waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en ESA’s ruimtesonde Rosetta is het organohalogeen freon-40 ontdekt in het gas rond respectievelijk een jonge dubbelster en een komeet. Organohalogenen worden op aarde gevormd bij organische processen, maar dit is voor het eerst dat ze in de interstellaire ruimte zijn gedetecteerd. De ontdekking wijst erop dat organohalogenen niet zo geschikt zijn als ‘verklikkers’ van leven als werd gehoopt. Dat neemt niet weg dat ze waarschijnlijk een belangrijk bestanddeel zijn van het materiaal waaruit planeten ontstaan. Dit resultaat, dat wordt gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy, onderstreept nog eens hoe moeilijk het is om moleculen te vinden die het bestaan van buitenaards leven kunnen aantonen.

Aan de hand van gegevens die zijn verzameld met ALMA in Chili en het ROSINA-instrument van ESA’s Rosetta-missie heeft een team van astronomen zwakke sporen ontdekt van de chemische verbinding freon-40 (CH₃Cl), ook bekend als chloormethaan en methylchloride, rond zowel het jonge stersysteem IRAS 16293-2422 [1], ongeveer 400 lichtjaar van ons vandaan, als de beroemde komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) in ons eigen zonnestelsel. De nieuwe ALMA-waarneming is de eerste detectie ooit van een organohalogeen in de interstellaire ruimte [2].

Organohalogenen bestaan uit halogenen (‘zoutvormers’), zoals chloor en fluor, die gebonden zijn aan koolstof en soms ook andere elementen. Op aarde worden deze verbindingen gevormd door bepaalde biologische processen die zich afspelen in de meest uiteenlopende organismen – van schimmels tot de mens. Ook ontstaan ze bij allerlei industriële processen, zoals de productie van kleurstoffen en medicijnen [3].

De nieuwe ontdekking van een van deze verbindingen, freon-40, op plekken waar nog geen leven kan zijn ontstaan, kan als teleurstellend worden gezien, omdat eerder onderzoek had aangegeven dat deze moleculen op de aanwezigheid van leven zouden kunnen wijzen.

‘De ontdekking van het organohalogeen freon-40 nabij deze jonge, zonachtige sterren kwam als een verrassing,’ zegt Edith Fayolle, onderzoeker bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts (VS), en hoofdauteur van het nieuwe onderzoeksverslag. ‘We hebben de vorming ervan simpelweg niet voorzien en waren verrast om het in zulke significante concentraties aan te treffen. Het staat nu vast dat deze moleculen zich gemakkelijk kunnen vormen in stellaire kraamkamers, wat nieuwe inzichten oplevert over de chemische evolutie van planetenstelsels, inclusief het onze.’

Het exoplanetenonderzoek gaat inmiddels verder dan het opsporen van planeten (de teller is de 3000 inmiddels ruimschoots gepasseerd). Er wordt nu ook gezocht naar zogeheten biomarkers – chemische verbindingen die op de mogelijke aanwezigheid van leven kunnen wijzen. Een cruciale stap in dit proces is bepalen welke moleculen een indicatie van leven kunnen zijn, maar dat is een netelige kwestie.

‘ALMA’s ontdekking van organohalogenen in het interstellaire medium vertelt ons ook iets over de uitgangssituatie voor organische chemie op planeten. Deze chemie is een belangrijke stap naar het ontstaan van leven,’ voegt medeauteur Karin Öberg eraan toe. ‘Uit onze ontdekking blijkt dat organohalogenen waarschijnlijk een bestanddeel zijn van de zogeheten ‘oersoep’, zowel op de jonge aarde als op pas gevormde rotsachtige exoplaneten.’

Dit kan erop wijzen dat astronomen het bij het verkeerde eind hadden: organohalogenen zijn niet zozeer indicatoren van bestaand leven, als wel een belangrijk bestanddeel in de nog niet goed begrepen chemie die tot het ontstaan van leven leidt.

Medeauteur Jes Jørgensen van het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen voegt toe: ‘Dit resultaat is een bewijs van het vermogen van ALMA om astrobiologisch interessante moleculen te detecteren in de naaste omgeving van jonge sterren, waar zich planeten kunnen vormen. Eerder hebben we met ALMA al eenvoudige suikers en aminozuren rond verschillende sterren ontdekt. De bijkomende ontdekking van freon-40 rond komeet 67P/C-G toont aan dat er een duidelijk verband bestaat tussen de pre-biologische chemie van verre protosterren en ons eigen zonnestelsel.’

De astronomen hebben ook onderzocht hoe het zit met de relatieve hoeveelheden freon-40 die verschillende koolstofisotopen bevatten. Daaruit blijkt dat die verhoudingen voor het jonge stersysteem en de komeet ongeveer gelijk zijn. Dit onderbouwt het vermoeden dat een jong planetenstelsel de chemische samenstelling kan erven van de ster-vormende wolk waaruit het is voortgekomen. Dat betekent dat planeten al tijdens hun vormingsproces of anders via komeetinslagen van organohalogenen kunnen worden voorzien.

‘Onze resultaten laten zien dat we nog veel te leren hebben over de vorming van organohalogenen,’ concludeert Fayolle. ‘Verdere zoekacties naar organohalogenen rond andere sterren en kometen zijn nodig om hier het fijne van te weten te komen.’

Noten

[1] Deze protoster is een dubbelster, omgeven door een moleculaire wolk, in het stervormingsgebied Rho Ophiuchi. Dat maakt hem tot een uitstekend doelwit voor ALMA’s (sub)millimeter-‘ogen’.

[2] De hier gebruikte gegevens zijn afkomstig van de ALMA Protostellar Interferometric Line Survey (PILS). Het doel van deze survey is om de chemische complexiteit van IRAS 16293-2422 in kaart te brengen, door deze over het volledige golflengtebereik van ALMA tot op zeer kleine schalen – vergelijkbaar met de afmetingen van ons zonnestelsel – waar te nemen.

[3] Freon werd veel gebruikt als koelvloeistof (vandaar de naam), maar dat is inmiddels verboden, omdat dit een verwoestende uitwerking had op de beschermende ozonlaag van de aarde.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘Protostellar and Cometary Detections of Organohalogens’ van E. Fayolle et al., dat op 2 oktober 2017 in Nature Astronomy verschijnt.

Het onderzoeksteam bestaat uit Edith C. Fayolle (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, VS), Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, VS), Jes K. Jørgensen (Universiteit van Kopenhagen, Denemarken), Kathrin Altwegg (Universiteit van Bern, Zwitserland), Hannah Calcutt (University of Kopenhagen, Denemarken), Holger S.P. Müller (Universität zu Köln, Duitsland), Martin Rubin (Universiteit van Bern, Zwitserland), Matthijs H.D. van der Wiel (ASTRON – Nederlands Instituut voor Radioastronomie), Per Bjerkeli (Onsala Space Observatory, Zweden), Tyler L. Bourke (Jodrell Bank Observatory, VK), Audrey Coutens (University College London, VK), Ewine F. van Dishoeck (Sterrewacht Leiden; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Duitsland), Maria N. Drozdovskaya (Universiteit van Bern, Zwitserland), Robin T. Garrod (Universiteit van Virginia, VS), Niels F.W. Ligterink (Sterrewacht Leiden), Magnus V. Persson (Onsala Space Observatory, Zweden), Susanne F. Wampfler (Universiteit van Bern, Zwitserland) en het ROSINA-team.

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 verreweg 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 speelt ook een belangrijke partnerrol bij ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel in Nature Astronomy
• Persbericht NRAO
• Persbericht ESA
• Eerdere ALMA-resultaten omtrent deze ster: methylisocyanaat en suikers
• Foto’s van ALMA

Contact

Edith Fayolle
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Massachusetts, USA
E-mail: efayolle@cfa.harvard.edu

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

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