Ein Team internationaler Wissenschaftler hat mit dem James Webb-Weltraumteleskop der NASA erstmals eine neue Kohlenstoffverbindung im Weltraum nachgewiesen. Das als Methylkation (ausgesprochen „Cat-eye-on“) (CH3+) bekannte Molekül ist wichtig, da es die Bildung komplexerer kohlenstoffbasierter Moleküle unterstützt. Das Methylkation wurde in einem jungen Sternensystem mit einer protoplanetaren Scheibe namens d203-506 entdeckt, die sich etwa 1.350 Lichtjahre entfernt im Orionnebel befindet.
Kohlenstoffverbindungen bilden die Grundlage allen bekannten Lebens und sind daher besonders interessant für Wissenschaftler, die verstehen wollen, wie sich Leben auf der Erde entwickelt hat und wie es sich möglicherweise anderswo in unserem Universum entwickeln könnte. Das Studium der interstellaren organischen (kohlenstoffhaltigen) Chemie, das Webb auf neue Weise eröffnet, übt für viele Astronomen eine große Faszination aus.
Die einzigartigen Fähigkeiten von Webb machten es zu einem idealen Observatorium für die Suche nach diesem entscheidenden Molekül. Webbs hervorragende räumliche und spektrale Auflösung sowie seine Empfindlichkeit trugen alle zum Erfolg des Teams bei. Insbesondere Webbs Entdeckung einer Reihe wichtiger Emissionslinien von CH3+ untermauerte die Entdeckung.
„Dieser Nachweis bestätigt nicht nur die unglaubliche Empfindlichkeit von Webb, sondern bestätigt auch die postulierte zentrale Bedeutung von CH3+ in der interstellaren Chemie“, sagte Marie-Aline Martin-Drumel von der Universität Paris-Saclay in Frankreich, ein Mitglied des Wissenschaftsteams. Während der Stern in d203-506 ein kleiner Roter Zwerg ist, wird das System von starkem ultraviolettem (UV) Licht nahegelegener heißer, junger, massereicher Sterne bombardiert. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die meisten Scheiben, die Planeten bilden, eine Periode solch intensiver UV-Strahlung durchlaufen, da Sterne dazu neigen, sich in Gruppen zu bilden, zu denen oft massive, UV-produzierende Sterne gehören.
Typischerweise wird erwartet, dass UV-Strahlung komplexe organische Moleküle zerstört. In diesem Fall könnte die Entdeckung von CH3+ eine Überraschung sein. Das Team geht jedoch davon aus, dass UV-Strahlung tatsächlich die notwendige Energiequelle für die Bildung von CH3+ liefern könnte. Sobald es gebildet ist, fördert es weitere chemische Reaktionen, um komplexere Kohlenstoffmoleküle aufzubauen.
Im Großen und Ganzen stellt das Team fest, dass sich die Moleküle, die sie in d203-506 sehen, deutlich von typischen protoplanetaren Scheiben unterscheiden. Insbesondere konnten sie keine Anzeichen von Wasser feststellen.
Diese Erkenntnisse stammen aus der PDRs4ALL Early Release Science-Programmwurden in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.
„Dies zeigt deutlich, dass ultraviolette Strahlung die Chemie einer protoplanetaren Scheibe vollständig verändern kann. Sie könnte tatsächlich eine entscheidende Rolle in den frühen chemischen Stadien der Entstehung des Lebens spielen“, erklärte Olivier Berné vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung in Toulouse. Hauptautor der Studie.
Mehr Informationen:
Olivier Berné et al., Bildung des Methylkations durch Photochemie in einer protoplanetaren Scheibe, Natur (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06307-x