Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van de Nederlander Jordy Bouwman van de Universiteit van Colorado in Boulder (VS), heeft iets ontdekt wat weleens een cruciale stap zou kunnen zijn in de chemische evolutie van ‘stellaire kraamkamers’ – enorme wolken van koud gas en stof in de ruimte waarin biljoenen moleculen door elkaar krioelen, en waaruit uiteindelijk nieuwe sterren en planeten ontstaan (Nature Astronomy).
Net als levende organismen bevatten stellaire kraamkamers veel organische moleculen, die voornamelijk uit koolstof- en waterstofatomen bestaan.
De resultaten van het team laten zien hoe zich bepaalde grote organische moleculen in deze wolken kunnen vormen.
Voor dit onderzoek is Bouwman, samen met collega’s uit de VS, Duitsland, Nederland en Zwitserland, in een stellaire kraamkamer ‘gedoken’ die bekendstaat als het Taurus/Auriga-complex.
Dit complex van moleculaire wolken bevindt zich in het sterrenbeeld Stier en is ongeveer 440 lichtjaar van de aarde verwijderd.
Deze chemisch complexe omgeving is bezig om samen te trekken, maar er zijn nog geen sterren in ontstaan.
De bevindingen van het team berusten op een bedrieglijk eenvoudige molecuul, ortho-benzeen geheten.
Op basis van experimenten op aarde en computersimulaties hebben de onderzoekers aangetoond dat dit molecuul zich in de ruimte gemakkelijk met andere kan verbinden tot een groot aantal grotere organische moleculen.
Oftewel: kleine bouwstenen worden grote bouwstenen. En dat zou weleens een teken kunnen zijn dat stellaire kraamkamers veel interessanter zijn dan wetenschappers denken.
Op het eerste gezicht lijken koude moleculaire wolken niet te bruisen van chemische activiteit. Zoals hun naam al doet vermoeden, zijn deze galactische ‘oersoepen’ doorgaans ijskoud – vaak rond de -263 graden Celsius – slechts tien graden boven het absolute nulpunt.
En de meeste chemische reacties hebben op z’n minst een beetje warmte nodig om op gang te komen. Maar koud of niet, in stellaire kraamkamers lijken wel degelijk complexe chemische reacties plaats te vinden.
Met name het Taurus/Auriga-complex bevat verrassende concentraties relatief grote organische moleculen.
Om erachter te komen wat voor complexe chemie zich in het Taurus/Auriga-complex zoal kan afspelen, hebben Bouwman en zijn collega’s gebruikt gemaakt van ‘fotoelektronen-fotoionen-coïncidentie-spectroscopie’.
Dat is een laboratoriumtechniek waarbij moleculair gas met straling worden bestookt, om zo de producten van chemische reacties in dat gas te kunnen identificeren.
Aldus hebben de onderzoekers ontdekt dat ortho-benzeen en methylradicalen, een ander veel voorkomende bestanddeel van moleculaire wolken zich gemakkelijk combineren tot grotere en complexere organische verbindingen.
Vervolgens heeft het team aan de hand van computermodellen onderzocht welke rol ortho-benzeen in een lichtjaren grote stellaire kraamkamer speelt.
De resultaten zijn veelbelovend: de modellen genereerden gaswolken met ongeveer dezelfde mix van organische moleculen die astronomen in het Taurus/Auriga-complex hebben waargenomen.
Met andere woorden: ortho-benzeen lijkt een uitstekende kandidaat om de organische chemie in deze kosmische gaswolken aan te drijven. (EE)
(Image Credit: ESA/Herschel/NASA/JPL-Caltech; acknowledgement: R. Hurt (JPL-Caltech)
