Ein künstlerischer Eindruck von der staubigen Scheibe, die IRS 46 umkreist. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech Zum Vergrößern anklicken
Astronomen am W. M. Keck Observatorium haben ?? bf? zum ersten mal ?? bf? Einige der basischen Verbindungen, die zum Aufbau organischer Moleküle und einer der in der DNA gefundenen Basen in den inneren Regionen einer planetenbildenden Scheibe erforderlich sind. Das als „IRS 46“ bekannte Objekt befindet sich in der Milchstraße, etwa 375 Lichtjahre von der Erde entfernt, im Sternbild Ophiuchus. Die Ergebnisse werden in einer kommenden Ausgabe der Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
"Wir sehen präbiotische organische Moleküle in Kometen und die Gasriesenplaneten in unserem eigenen Sonnensystem und fragen uns, woher diese Chemikalien stammen." sagte Dr. Marc Kassis, unterstützender Astronom am W. Keck Observatorium. "Mit dem Spitzer-Weltraumteleskop können wir diese jungen Sternobjekte auf neue und aufschlussreiche Weise untersuchen und erhalten aufregende Hinweise darauf, wo sich Leben im Universum bilden kann."
Die beiden gefundenen organischen Verbindungen - Acetylen und Cyanwasserstoff - sind häufig in unserem eigenen Sonnensystem zu finden, wie die Atmosphäre der riesigen Gasplaneten, die eisigen Oberflächen der Kometen und die Atmosphäre des größten Saturnmondes, Titan . Eine weitere nachgewiesene kohlenstoffhaltige Spezies, Kohlendioxid, ist in den Atmosphären von Venus, Erde und Mars weit verbreitet.
„Wenn Sie Cyanwasserstoff, Acetylen und Wasser in einem Reagenzglas zusammengeben und ihnen eine geeignete Oberfläche geben, auf der sie sich konzentrieren und reagieren können, erhalten Sie eine Reihe organischer Verbindungen, darunter Aminosäuren und eine DNA-Purinbase namens Adenin. ”Sagte Keck-Astronom Dr. Geoffrey Blake vom California Institute of Technology in Pasadena und Co-Autor des Papiers. "Jetzt können wir dieselben Moleküle in der Planetenzone eines Sterns in Hunderten von Lichtjahren Entfernung nachweisen."
Das Vorhandensein gasreicher Scheiben um junge Sterne ist bekannt, über die chemische Struktur im Inneren ist jedoch wenig bekannt. Die Entdeckung von Acetylen und Cyanwasserstoff in einer dieser Scheiben wird den Astronomen helfen, diese Scheiben besser zu verstehen, wo sich eines Tages zukünftige Sonnensysteme bilden und möglicherweise zum Leben führen können.
"Spitzer fand etwas sehr Einzigartiges - einen jungen Protostern mit einer staubigen Scheibe, die von der Erde aus gesehen am Himmel geneigt erscheint, ähnlich wie einige Galaxien", erklärte Kassis. „Mit diesem Betrachtungswinkel konnte das Team Keck-NIRSPEC-Daten verwenden, um die inneren Bereiche der Festplatte zu untersuchen. Die Ergebnisse sagten dem Team genau, wie sich die Scheibe bewegte, und deuten darauf hin, dass möglicherweise ein Sternwind aus der inneren Region kommt. Keck half auch dabei, die hohen Temperaturen und die Partikelkonzentration in der Scheibe zu messen. “
Der Staub und das Gas, die einen jungen Stern umgeben, blockieren sichtbares Licht, lassen jedoch längere Wellenlängen wie Infrarotlicht durch. Astronomen können herausfinden, woraus dieses Gas und dieser Staub bestehen, indem sie das Licht in seine Wellenlängen oder Farben aufteilen.
Seit 2003 können Astronomen mit dem NASA-Spitzer-Weltraumteleskop mithilfe dieser Technik molekulare Verbindungen in protoplanetaren Scheiben junger Sternobjekte untersuchen. Das Spitzer "c2d Legacy Program" hat mehr als 100 Quellen in fünf nahe gelegenen Sternentstehungsregionen und nur eine ?? bf? IRS 46 ?? bf? zeigten eindeutige Hinweise darauf, dass die organischen Verbindungen in den warmen Regionen in der Nähe des Sterns enthalten sind, in denen sich am wahrscheinlichsten terrestrische Planeten bilden.
"Dieses Säuglingssystem könnte unserem vor Milliarden von Jahren sehr ähnlich sehen, bevor das Leben auf der Erde entstand", sagte Fred Lahuis vom Leiden Observatory in den Niederlanden und dem SRON Netherlands Institute for Space Research. Lahuis ist der Hauptautor des Papiers, das die Ergebnisse beschreibt.
Während die genauen Ereignisse, die zu selbstreplizierenden Nukleinsäuren führen, unklar bleiben, wurde gezeigt, dass die Moleküle Acetylen (C2H2) und Cyanwasserstoff (HCN) die zum Aufbau von RNA und DNA erforderlichen Basenverbindungen produzieren. Das Team stellte fest, dass die Häufigkeit von Cyanwasserstoff (HCN) fast 10.000-mal höher war als die in kaltem interstellarem Gas, aus dem Sterne und Planeten geboren werden.
Modelle der frühen Chemie des Sonnensystems haben sich historisch auf Daten aus unserem eigenen primitiven Sonnensystem konzentriert, aber jetzt haben Entdeckungen von protoplanetaren Scheiben das Feld für andere Sonnensysteme als unsere eigenen geöffnet. Theoretische Modelle deuten darauf hin, dass in den innersten Regionen dieser Scheiben große Mengen komplexer organischer Moleküle vorhanden sind. Bisher waren jedoch keine Beobachtungstests möglich.
Um festzustellen, wo genau sich das organisch reiche Gas in IRS 46 befindet, verwendete das Team auch Submillimeterdaten vom James Clerk Maxwell-Teleskop auf Mauna Kea. Die erneut beobachteten schwachen Signale deuten darauf hin, dass das Material von der inneren Scheibe stammt, möglicherweise nicht mehr als 10 astronomische Einheiten vom Mutterstern, ähnlich wie der Saturn die Sonne in unserem eigenen Sonnensystem umkreist. Es bleibt jedoch noch viel zusätzliche Arbeit zu leisten, um dies mit Sicherheit zu wissen.
"Die Gase sind sehr warm, nahe oder etwas über dem Siedepunkt von Wasser auf der Erde", sagte Dr. Adwin Boogert, ebenfalls von Caltech. "Diese hohen Temperaturen haben dazu beigetragen, die Position der Gase in der Scheibe genau zu bestimmen."
Die Keck-NIRSPEC-Ergebnisse deuten auf das Vorhandensein eines Sternwinds hin, der aus dem inneren Bereich der Scheibe austritt und IRS 46 umkreist. Der Wind kann schließlich die staubigen Trümmer in der Scheibe wegblasen und möglicherweise das Vorhandensein von felsigen, erdähnlichen Planeten in der Scheibe aufdecken mehrere Millionen Jahre.
Das Jet Propulsion Laboratory verwaltet die Spitzer-Weltraumteleskop-Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Wissenschaftliche Operationen werden im Spitzer Science Center in Caltech durchgeführt. JPL ist ein Geschäftsbereich von Caltech.
Das W. Keck Observatory wird von der California Association for Research in Astronomy verwaltet, einer gemeinnützigen 501 (c) (3) Corporation. Die 10-Meter-Teleskope Keck I und Keck II untersuchen die schwächsten Objekte im optischen und infraroten Universum.
Ursprüngliche Quelle: W. Keck Observatorium
