Astronomisch nieuws: sterrenkundigen hebben het zwaarste molecuul tot nu toe ontdekt in een planeetvormende schijf. De vondst werd gedaan door Nashanty Brunken, masterstudent Astronomy aan de Universiteit Leiden. “Het is erg spannend om te zien hoe deze bevindingen in het grotere plaatje passen”, vertelt zij aan astronomie.nl. Maar wat is precies dat grotere plaatje en hoe past deze ontdekking daarin?
Het gevonden molecuul is dimethylether, een stofje ter grootte van 9 atomen. Objectief lijkt dat niet zwaar. Ter vergelijking: een suikermolecuul heeft al 24 atomen. Waarom is dimethylether dan toch het zwaarste molecuul ooit gevonden in een planeetvormende schijf? Hiervoor moeten we eerst begrijpen wat zo’n planeetvormende schijf is.
Het heelal bevat talloze wolken van gas en stof, die constant in beweging zijn. Zulke wolken zijn groot (ter grootte van ons hele zonnestelsel), zwaar (honderdduizenden zonsmassa’s) en koud (-270 graden Celsius). Een gaswolk bestaat vrijwel geheel uit waterstof: het lichtste element dat bestaat. Maar omdat een wolk wel honderdduizend waterstofmoleculen per vierkante centimeter kan bevatten, wordt het totaal toch nog zwaar.
De losse onderdelen van de wolk trekken elkaar aan door zwaartekracht, waardoor het ensemble over tijd steeds compacter wordt. Als een wolk zwaar genoeg is, kan deze instorten onder zijn eigen zwaartekracht: dit is waar een planetenstelsel gaat ontstaan.
Astronomische pirouette
Terwijl de gaswolk instort, gaat deze steeds sneller roteren. Dit is hetzelfde idee als een kunstschaatster die in een pirouette haar armen intrekt om te versnellen. De wolk trekt als het ware zijn armen in, en versnelt als gevolg. Door deze versnelling vlakt de wolk uit tot een schijf: net als het uitwaaieren van een rok tijdens de pirouette.
Tijdens het instorten wordt de kern van de schijf steeds dichter en heter. De temperatuur stijgt van -270 graden Celsius naar een schappelijke kamertemperatuur. De komende vijftigduizend jaar blijft de kern opwarmen, totdat het heet genoeg wordt voor stervorming. De wolk is inmiddels zo ver ingestort dat zijn afmeting een tiende is geworden van het origineel.
In de schijf zijn twee gebieden te onderscheiden. Het midden is dicht en heet genoeg voor een ster om te onstaan. Het gebied daarbuiten blijft een combinatie van stof en rotsblokken: dit is de planeetvormende schijf. De komende miljoenen jaren zullen de deeltjes in de schijf botsen en samenklonteren tot steeds grotere brokken, totdat het planeten zijn.
Het belang van moleculen
De manier waarop deze planeten ontstaan, wordt gedicteerd door de soorten deeltjes die in de gaswolk zitten. Zwaardere elementen zorgen bijvoorbeeld voor zwaardere planeten. Om meer te weten te komen over het ontstaan van planeten, proberen sterrenkundigen te achterhalen welke moleculen een planeetvormende schijf bevat.
Het team van Brunken vond dimethylether, het grootste molecuul tot nu toe maar ook een voorloper van grotere organische moleculen die kunnen leiden tot het ontstaan van leven. Dit molecuul is al eerder gevonden in het stervormingsgebied, maar nog nooit in de planeetvormende schijf. De ontdekking geeft inzicht in het ontstaan van planeten en de potentie voor leven. Het biedt kennis over niet alleen leven op aarde, maar ook daarbuiten.
Voor het onderzoek werden metingen gebruikt van het ALMA-observatorium, een telescoop in Noord-Chili. De geobserveerde planeetvormende schijf bevindt zich in het sterrenbeeld Slangendrager rond ster IRS 48.
Zie in de tijdlijn hieronder hoe ons eigen zonnestelsel is ontstaan vanuit een moleculaire gaswolk.