Das James Webb Space Telescope (JWST) wird das Verständnis der Astronomen über die Chemie neu gebildeter Sterne verändern, wobei eine Analyse früher Ergebnisse durch RIKEN-Forscher zeigt, dass es komplexe organische Moleküle in den Wolken aus Gas und Eis, die ein Neugeborenes umgeben, nachweisen kann Stern.
Ein Protostern ist ein neu gebildeter Stern, der sich immer noch von einer Hülle einfallender Materie ernährt, die ihn hervorgebracht hat. Diese Hüllen beherbergen chemische Reaktionen, die einfache chemische Bausteine in komplexere organische Moleküle umwandeln, die die Vorläufer der Moleküle sein können, die für die Entstehung des Lebens notwendig sind.
Forscher vermuten, dass diese komplexen organischen Moleküle bei chemischen Reaktionen entstehen, die auf der Oberfläche von Eiskörnern ablaufen. Während der Stern die Moleküle erwärmt, verlassen sie das Eis und vermischen sich mit dem Gas um sie herum.
„Wir wollen definitive Beweise für solche Entstehungswege erhalten“, sagt Yao-Lun Yang vom RIKEN Star and Planet Formation Laboratory. „Und JWST bietet die beste Gelegenheit dazu.“
JWST wurde im Dezember 2021 gestartet und befindet sich etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Yang verwendete zusammen mit den RIKEN-Kollegen Yuki Okoda und Nami Sakai und Mitgliedern des CORINOS-Teams Daten des im Juli 2022 erworbenen Mittelinfrarotinstruments (MIRI) des Teleskops, um einen sehr jungen Protostern zu untersuchen.
Wenn Moleküle bestimmte Frequenzen von Infrarotlicht absorbieren, dehnen und biegen sie sich je nach ihrer Struktur auf unterschiedliche Weise. Da jede Art von Molekül Infrarotlicht mit einem charakteristischen Satz von Frequenzen absorbiert, kann das von MIRI erfasste Infrarotspektrum identifizieren, welche Moleküle um den Protostern herum vorhanden sind.
Frühere Durchmusterungen des Protosterns hatten komplexe organische Moleküle in der Gasphase identifiziert, MIRI bietet ein viel detaillierteres Bild, da es organische Moleküle in Eis nachweisen kann, wo sie sich vermutlich bilden. Die Ergebnisse bestätigen das Vorhandensein von Wassereis, Kohlendioxid und Silikaten, die im Staub gefunden werden, zusammen mit Molekülen wie Ammoniak, Methan, Methanol, Formaldehyd und Ameisensäure. Hinzu kommen Anklänge an Ethanol und Acetaldehyd.
Protosterne produzieren oft Ausflüsse und Jets, und dieser Protostern ist keine Ausnahme. MIRI produzierte Bilder, die die Struktur eines der Ausflüsse des Sterns offenbaren und mindestens vier schalenartige Strukturen zeigen. Der Ausfluss enthält ein Durcheinander von Elementen, darunter Wasserstoff, Eisen, Nickel, Neon, Argon und Schwefel. Einige sind in einem relativ heißen Jet konzentriert, der sich mit etwa 200 Kilometern pro Sekunde bewegt. Diese Auswürfe werden beobachtet, wenn sie vielleicht erst 170 Jahre alt sind – ein bloßer Wimpernschlag in Bezug auf die Sternenentwicklung.
All diese Ergebnisse verheißen Gutes für die Zukunft. „Wir werden anfangen zu verstehen, wie die organische Chemie entsteht“, sagt Yang. „Und wir werden auch die dauerhaften Auswirkungen auf Planetensysteme aufdecken, die unserem Sonnensystem ähneln.“
Die Arbeit ist veröffentlicht in Die Briefe des astrophysikalischen Journals.
Mehr Informationen:
Yao-Lun Yang et al., CORINOS. I. JWST/MIRI-Spektroskopie und Bildgebung eines Protosterns der Klasse 0 IRAS 15398–3359, Die Briefe des astrophysikalischen Journals (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/aca289