Webb findet eisige komplexe organische Moleküle in der Nähe von Protosternen

Um zu verstehen, wie und wo Leben in der Galaxie entstehen könnte, suchen Astronomen nach seinen Bausteinen. Komplexe organische Moleküle (Complex Organic Molecules, COMs) sind einige dieser Blöcke, zu denen unter anderem Formaldehyd und Essigsäure gehören. Das JWST hat einige dieser COMs in der Nähe junger Protosterne gefunden. Was sagt das den Astronomen?

Obwohl die fraglichen Moleküle komplex und organisch sind, sind sie bei weitem nicht so groß wie terrestrische COMs. Aus diesem Grund nennen Wissenschaftler sie manchmal iCOMs, wobei i für interstellar steht. iCOMS umfassen einfache Alkohole, Ester, Nitrile und Ether. Um ein COM zu sein, muss ein Molekül mindestens sechs Atome haben, von denen eines Kohlenstoff sein muss.

Astronomen haben iCOMs in Sternentstehungsregionen in Klumpen gefunden, die als heiße Kerne oder heiße Corinos bezeichnet werden. Aus diesen Kernen und Corinos entstehen massereiche bzw. kleinere Protosterne. Während sich diese Protosterne bilden, bilden sie auch protoplanetare Scheiben. Wenn Astronomen also iCOMs in diesen Protosternen entdecken können, können sie vernünftigerweise davon ausgehen, dass sie in der protoplanetaren Scheibe aller Gesteinsplaneten vorhanden sind, die sich möglicherweise bilden. Das bedeutet, dass es einen plausiblen Weg von komplexen organischen Molekülen in der Umgebung von Protosternen zu Gesteinsplaneten und dem Potenzial für Leben gibt.

Astronomen haben einige iCOMS gefunden, bevor sie Radioteleskope wie ALMA und VLA verwendeten, um durch den umgebenden Staub zu sehen.

In einer neuen Forschung untersuchte ein Team von Astronomen ein Paar junger Protosterne und suchte mithilfe des JWST nach COMs. Ihre Beobachtungen sind Teil des Beobachtungsprogramms JOYS+ (JWST Observations of Young protoStars), das 30 junge Sterne untersuchte. Die Beobachtungen wurden mit den MIRI- und MRS-Instrumenten des JWST durchgeführt.

Die Forscher untersuchten einen Protostern mit hoher Masse und einen Protostern mit geringer Masse aus der 30-Sterne-Stichprobe. Sie heißen NGC 1333 IRAS 2A bzw. IRAS 23385+6053. NGC 1333 ist eine Sternentstehungsregion in der Perseus-Molekülwolke, etwa 960 Lichtjahre entfernt.

Astronomen haben zuvor COMS in der Gasphase um Protosterne entdeckt, allerdings nur kleinere, nicht größer als CH3OH (Methanol). Sie gehen davon aus, dass diese gasförmigen COMs von Festphasen-COMs stammen, die auf Eiskörnern gebildet wurden, aber diese sind schwer zu entdecken. Aber wie bei vielen anderen Themen in der Astronomie und Astrophysik ermöglicht das JWST den Wissenschaftlern, tiefer zu graben. Seine Reichweite und Empfindlichkeit ermöglichen es ihm, mehr Eiskorn-COMs zu erkennen, die Sauerstoff enthalten. Die Bedeutung von Sauerstoff für die Chemie des Lebens kann nicht hoch genug eingeschätzt werden: Ohne Sauerstoff gibt es kein Wasser.

Die molekularen Bestandteile des Lebens verbringen eine beträchtliche Zeitspanne als Eis. Abhängig von ihrer Umgebung werden sie mit der Zeit durch chemische Prozesse komplexer. Die Universität Leiden unterhält eine Eisdatenbank mit Infrarotspektren für eine große Anzahl astrophysikalischer Eisanaloga bei unterschiedlichen Temperaturen und chemischen Umgebungen. Es wurde teilweise im Vorgriff auf die Einführung des JWST und seiner leistungsstarken Infrarotfähigkeiten gebaut. Das Ice Age-Wissenschaftsprogramm des JWST zielt darauf ab, die Bausteine ​​des Lebens zu verfolgen, während sie sich um junge Sterne und protoplanetare Scheiben herum bilden und entwickeln.

Obwohl diese Erkenntnisse aus dem JOYS+-Programm stammen, sind alle diese Bemühungen miteinander verknüpft. Durch all diese Bemühungen hoffen die Wissenschaftler, eines Tages ein klares Verständnis davon zu erlangen, wie COMs entstehen und sich entwickeln und wie sie sich auf die Entstehung von Leben auswirken.

„Sie sind von entscheidender Bedeutung, um die chemische Komplexität zu verstehen, die in Sternentstehungsregionen entwickelt wird, da diese Materialien das Ausgangsmaterial für zukünftige exoplanetare Systeme sind“, schreiben die Forscher in ihrer Arbeit. „Sobald dieses Material in primitiven Planetensystemen verfügbar ist, kann es möglicherweise die Bewohnbarkeit von Planeten fördern.“

Diese neue Forschung wird in der Zeitschrift erscheinen Astronomie und Astrophysik. Der Papier lautet „Observations of Young protoStars (JOYS+): Detection of icy complex organische Moleküle und Ionen arXiv Preprint-Server.