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ALMA
Das größte Molekül in planetenbildender Scheibe
von Stefan Deiters
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9. März 2022

Mithilfe des Radioteleskopverbunds Atacama Large Millimeter/submillimeter Array wurde nun um den jungen Stern IRS 48 erstmals Dimethylether in einer Scheibe  nachgewiesen, in der sich gerade Planeten bilden könnten. Es handelt sich um das größte Molekül, das man bislang in solchen Scheiben nachweisen konnte und gilt als Vorläufer für organische Moleküle.

IRS 48

Künstlerische Darstellung der planetenbildenden Scheibe um den Stern IRS 48 (links). Durch Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (rechts oben) konnten in einem Bereich der Scheibe mehrere komplexe organische Moleküle nachgewiesen werden, darunter Dimethylether (als Modell rechts unten). Bild: ESO / L. Calçada, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / A. Pohl, van der Marel et al., Brunken et al.  [Großansicht]

"Durch diese Ergebnisse können wir mehr über den Ursprung des Lebens auf unserem Planeten erfahren und bekommen so eine bessere Vorstellung über das Potenzial für Leben in anderen Planetensystemen", so Nashanty Brunken, Masterstudentin am Observatorium Leiden, das zur Universität im niederländischen Leiden gehört. "Wir finden es sehr aufregend zu schauen, wie diese Resultate in das Gesamtbild passen".

Dimethylether ist ein organisches Molekül, das man schon vielfach in Molekülwolken nachweisen konnte, allerdings bislang noch nicht in Scheiben um junge Sterne, in denen gerade Planeten entstehen könnten. Dimethylether besteht aus neun Atomen und ist damit das größte Molekül, das man bislang in solchen Scheiben entdeckt hat. Das Team hat außerdem Hinweise auf Ameisensäuremethylester gefunden, das - genau wie Dimethylether - als Baustein für größere organische Moleküle gilt. "Es ist wirklich faszinierend, endlich diese größeren Moleküle in den Scheiben aufzuspüren. Eine Zeit lang dachten wir, dass es gar nicht möglich ist, sie zu finden", meint Alice Booth, ebenfalls Forscherin am Observatorium Leiden.

Der Nachweis gelang um den jungen Stern IRS 48 mit dem Radioteleskopverbund Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in der chilenischen Atacamawüste. Der Stern ist 444 Lichtjahre von der Erde entfernt und befindet sich im Sternbild Schlangenträger. Er wurde schon mehrfach beobachtet, da bestimmte Strukturen in der Staubscheibe um den jungen Stern darauf hindeuten, dass sich hier gerade ein oder mehrere Planeten gebildet haben und noch weitere Objekte bilden.

Viele komplexe organische Moleküle dürften in Sternentstehungswolken entstehen, noch bevor die Sterne selbst geboren werden. Angesichts der niedrigen Temperaturen bleiben Atome und einfache Moleküle hier an Staubkörnern haften, bilden eine Eisschicht und sind an chemischen Reaktionen beteiligt, durch die komplexere Molekülen entstehen. In einem Bereich der Scheibe um IRS 48 wird eine große Menge an mit Eis überzogenen Staubkörnern vermutet und genau in dieser Region gelang der Nachweis von Dimethylether. Wenn der Stern das Eis erwärmt, wird es zu Gas und die eingeschlossenen Moleküle werden freigesetzt und können nachgewiesen werden.

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"Was das Ganze noch spannender macht, ist die Tatsache, dass wir jetzt wissen, dass diese größeren, komplexen Moleküle während der Entstehung von Planeten in der Scheibe vorhanden sind", unterstreicht Booth. "Das war vorher nicht bekannt, denn in den meisten Systemen sind diese Moleküle im Eis verborgen." Damit könnten sich auch zahlreiche weitere komplexere Moleküle, die man in Sternentstehungsregionen nachweisen konnte, in diesen protoplanetaren Scheiben verbergen. Diese wären dann auch die Basis für die Entstehung von Molekülen wie Zucker oder Aminosäuren, die wiederum als Grundbausteine für Leben gelten.

"Wir freuen uns sehr, dass wir nun beginnen können, den gesamten Weg dieser komplexen Moleküle von den Wolken, aus denen Sterne entstehen, zu den planetenbildenden Scheiben bis hin zu den Kometen nachzuvollziehen", so Nienke van der Marel, eine Forscherin am Observatorium Leiden. "Wir hoffen, dass wir mit weiteren Beobachtungen dem Verständnis des Ursprungs der präbiotischen Moleküle in unserem eigenen Sonnensystem einen Schritt näher kommen."

Über die Ergebnisse berichten die Wissenschaftlerinnen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.

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siehe auch
Kosmochemie: Entstehung von Biomolekülen auf kosmischem Staub - 11. Februar 2022
Weltraumchemie: Vom Staub zur Entstehung des Lebens - 8. Juni 2020
 
Links im WWW
Brunken, N. G. C. et al. (2022): A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk. A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk, A&A, 659, A29
ESO
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