Pressemeddelelse

Træspritdampe er med allerede ved planetdannelsen

15. juni 2016

Træsprit, eller methanol er det første og indtil nu eneste organiske molekyle, som er fundet i en kold skive omkring en stjerne, hvor der er planeter under dannelse. Opdagelsen hjælper astronomerne med at forstå de kemiske processer, som foregår under dannelsen af planetsystemer, og dermed i den sidste ende til at forstå hvordan livets bestanddele er opstået. Det er teleskopanlægget Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), som har opdaget methanol omkring stjernen TW Hydrae.

Skiven omkring den unge stjerne TW Hydrae er det eksempel på planetdannelse, som er tættest på Jorden; kun 170 lysår borte. Derfor er det ideelt for astronomerne at studere denne skive i detaljer. Systemet ligner meget tæt vores eget Solsystem, da det blev dannet for mere end fire milliarder år siden, mener astronomerne.

Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) er det stærkeste instrument vi for tiden har til at kortlægge den kemiske sammensætning og fordelingen af kolde gasarter i skiver omkring stjerner i nærheden. I denne forbindelse er det en gruppe astronomer ledet af Catherine Walsh (Leidenobservatoriet, Nederlandene), som har set nøjere på kemien i skiven omkring TW Hydrae.

'Fingeraftrykket' af fordampet methylalkohol, eller methanol (CH₃OH) i en skive, hvor der sker planetdannelse er for første gang observeret med ALMA. Indtil nu er methanol, som er fremkommet af gassen methan, et af de største organiske molekyler, som er fundet i en af disse skiver. Det, at stoffet er fundet i planetskiven, er en milepæl for forståelsen af, hvordan organiske molekyler kommer til at være til stede i de kommende planeter.

Desuden er methanol en byggesten i opbygningen af mere komplekse organiske molekyler, som for eksempel de livsnødvendige aminosyrer. Methanol spiller en helt afgørende rolle i opbygningen af de komplekse organiske molekyler, som er nødvendige for dannelsen af liv.

Catherine Walsh, som er hovedforfatter til artiklen, forklarer: "Det, at vi har fundet methanol i en planetskive viser, hvor enestående ALMA er som hjælp til at kunne undersøge de komplekse organiske stoffer i isen i skiverne, så for første gang kan vi se tilbage i tiden, og se, hvordan de komplekse organiske molekyler opstår under dannelsen af unge planeter ved en ung sollignende stjerne."

Fundet af methanol i gasform i en protoplanetarisk skive har enestående betydning i astrokemien. Andre molekyler, som er fundet i rummet, dannes udelukkende ved kemiske forbindelser imellem stofferne i gasform, eller i en kombination af gasprocesser og faststofkemi. Methanol dannes udelukkende i fast is ved reaktioner på overfladen af støvkorn.

ALMAs skarpe syn har ikke blot afsløret tilstædeværelsen af methandampene, men også deres fordeling i skiven omkring TW Hydrae. Der er et ringformet mønster, og desuden en væsentlig udstrømning tæt ved centralstjernen[1].

Kombinationen af fordelingen af methanol og det, at stoffet findes i gasform viser, at methanol er dannet på iskornene i skiven, for derefter at blive udsendt i gasformen. Det er blevet nemmere at forstå overgangen fra methanol i frosset form til gasform[2], og også generelt at forstå kemiske processer i astrofysisk sammenhæng[3].

Medforfatter Ryan A. Loomis tilføjer: "Methanol i gasform i skiven er et indiskutabelt bevis for, at der foregår komplekse kemiske processer tidligt under dannelsen af stjerner og planeter. Den viden er vigtig for vores forståelse af, hvordan organiske stoffer samler sig i meget unge planetsystemer."

Med denne første registrering af methanol i den kolde gasform i en planetskive kan vi komme videre i undersøgelserne af kemien i isen i skiverne, og det vil åbne for nye studier af kompleks organisk kemi andre steder, hvor der dannes planeter. Det er et nyt kraftigt værktøj til astronomernes fortsatte jagt efter exoplaneter, hvor der kan forekomme liv.

Noter

[1] De observerede methanoldata fra ALMA svarer til, at der er en ring af methanol imellem 30 og 100 astronomiske enheder (au) fra stjernen. Det understøtter ideen om, at det meste af isen i skiven findes på overfladen af de større støvkorn med diametre i millimeterområdet. De støvkorn befinder sig indenfor 50 au. De er ikke koblet til gasarterne længere ude, og de driver indad mod stjernen.

[2] Der er flere processer, som kan frigive methanol i gasform. I artiklen her går forfatterne ikke ind for processen, hvor methanol frigives ved temperaturer, som er højere end de, som kræves for at molekylet fordamper ud fra isen af sig selv - det, som kaldes termisk desorption. Forskerholdet overvejer istedet andre processer, her iblandet fotodesorption, hvor ultraviolet lys medvirker, og desuden desorption som resultat af kemiske reaktioner. Det er nødvendigt med mere detaljerede ALMA-observationer for at kunne skelne imellem disse muligheder.

[3] Ændringer i mængderne af kemiske stoffer med afstanden fra stjernen ud igennem skivens midterplan, og særligt tilstedeværelsen af snowlines, er afgørende for at forstå kemien i planeter under dannelse. Snowlines viser, hvor temperaturen passer til, at hvert af de fordampede kemiske stoffer fryser ned og sætter sig på støvkornene. Når astronomerne finder methanol også i de kolde ydre områder af skiven, betyder det, at stoffet kan undslippe fra støvkornene ved temperaturer, som er meget lavere end den sublimeringstemperatur, som kræves, for at der kan ske termisk desorption.

Mere information

Forskningsresultaterne er offentliggjort i en artikel med titlen: “First detection of gas-phase methanol in a protoplanetary disk”, af Catherine Walsh et al., i tidsskriftet Astrophysical Journal, Volume 823, Nummer 1.

Forskerholdet består af Catherine Walsh (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), Ryan A. Loomis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Mihkel Kama (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), Merel L. R. van't Hoff (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), Tom J. Millar (School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Belfast, UK), Yuri Aikawa (Center for Computational Sciences, University of Tsukuba, Tsukuba, Japan), Eric Herbst (Departments of Chemistry and Astronomy, University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA), Susanna L. Widicus Weaver (Department of Chemistry, Emory University, Atlanta, Georgia, USA) and Hideko Nomura (Department of Earth and Planetary Science, Tokyo Institute of Technology, Tokyo, Japan).

­ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

 

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

 

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Forskningsartiklen
• Tidligere ALMA observationer af organiske stoffer i skiver
• Fotos fra ALMA
• Andre pressemeddelelser, hvor der indgår resultater fra ALMA

Kontakter

Catherine Walsh
Leiden Observatory
Leiden University, The Netherlands
Tel: +31 71527 ext 6287
E-mail: cwalsh@strw.leidenuniv.nl

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

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1619 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.