Das neueste Weltraumteleskop der NASA erweitert nicht nur das Sichtfeld der Astronomen tiefer in den Kosmos, es kann auch so niedrige Temperaturen wie nie zuvor erreichen.
Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST oder Webb), das bisher leistungsstärkste Weltraumobservatorium, hat tief in eine dichte Molekülwolke geblickt und eine Vielzahl von reinem interstellarem Eis entdeckt, darunter verschiedene lebensnotwendige Chemikalien. Diese Entdeckungen sind das kälteste jemals gemessene Eis, das bei eisigen Temperaturen von -263 °C entdeckt wurde.
Laut Klaus Pontoppidan, einem Astronomen am Space Telescope Science Institute und Mitautor einer neuen Studie, in der die Arbeit skizziert wird, „würden wir dieses Eis ohne Webb nicht entdecken können.“
Wissenschaftler bezeichnen die von Webb untersuchte Region als Chamäleon I. Mit Dutzenden von Taschen neugeborener Sterne ist diese Region eines der nächstgelegenen Sternentstehungsgebiete und liegt etwa 500 Lichtjahre von der Erde entfernt im südlichen Sternbild Chamäleon. Die Region gehört zu einer Familie dunkler Molekülwolken, die Gas und Staub enthalten, die so dicht sind, dass sichtbares Licht von Hintergrundsternen nicht durchdringen kann, weshalb Astronomen lange geglaubt haben, es handele sich um Löcher im Himmel.
Wolken wie Chameleon I sind Sternenkindergärten; Wenn sie schließlich zusammenbrechen, entstehen Sterne und vielleicht felsige Planetensysteme. Aber Eis, das tief in die Molekülwolke eingebettet ist, bestimmt die chemische Zusammensetzung dieser Systeme und die potenziell lebensbildenden Komponenten, die sie enthalten können.
Jetzt haben Astronomen mit Webbs leistungsstarken Sensoren, einschließlich seiner tief eindringenden Nahinfrarotkamera (NIRCam), in den staubigen Kern von Chameleon I hineingeschaut und Eis in seinen frühen Entstehungsstadien gesehen, kurz bevor der Kern der Wolke kollabierte und Protosterne bildete.
Das Team beleuchtete Chameleon I mit Infrarotstrahlung von zwei Hintergrundsternen, NIR38 und J110621. Verschiedene infrarote Wellenlängen des Sonnenlichts werden von den verschiedenen im Eis eingeschlossenen Molekülen der Wolke absorbiert. Chemische Fingerabdrücke, die als Einbrüche in den resultierenden Spektraldaten auftauchten, wurden dann von Astronomen untersucht. Anhand dieser Daten konnten die Forscher jedes Molekül in Chamäleon I quantifizieren.
Laut Would Rocha, einem anderen Astronomen am Leiden Observatory, zeigte die Entdeckung von Methanol, dass die Sterne und Planeten, die sich schließlich in dieser Wolke bilden würden, „Moleküle in einem hochkomplexen chemischen Zustand erben würden“. Dies könnte darauf hindeuten, dass das Auftreten primitiver Chemikalien in Planetensystemen eher ein typisches Nebenprodukt der Sternentstehung als ein Merkmal unseres Sonnensystems ist.
Außerdem können die Aminosäuren, aus denen Proteine bestehen, durch Mischen von Methanol mit anderem, einfacherem Eis hergestellt werden. Glycin, eine der einfachsten Aminosäuren, kann in diesen Substanzen enthalten sein. Glycin wurde 2016 von der europäischen Rosetta-Sonde im Staub entdeckt, der den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko umkreist.
Warum ist es so wichtig, Eis- und Staubkörner zu haben, um bewohnbare Exoplaneten zu schaffen?
Molekülwolken wie Chameleon I beginnen als dunstige Regionen aus Gas und Staub. Eis entsteht auf den Oberflächen von Staubkörnern, die lebensnotwendige Chemikalien enthalten, einschließlich der neuesten astronomischen Entdeckungen.
Diese Eise nehmen an Größe zu, während sie mit Staubkörnern bedeckt bleiben, wenn sich die Wolken in gasförmigen Klumpen sammeln und sich in Richtung Sternentstehung bewegen. Wenn chemische Reaktionen statt in gasförmigem Zustand auf einer festen Oberfläche wie einem Staubkorn stattfinden, laufen sie normalerweise schneller ab und erzeugen die komplexen Moleküle, die für das Leben notwendig sind.
Staubpartikel spielen daher eine Schlüsselrolle bei der Umwandlung einfacher organischer Substanzen in komplexe Verbindungen, die eines Tages die Grundlage des Lebens bilden könnten.
Die flüchtige Natur dieser Eissorten ermöglicht es ihnen auch, sich bei steigenden Temperaturen wieder in Gase umzuwandeln; Auf diese Weise gelangen sie in die aufgeheizten Kerne der Sterne und dann in die Atmosphäre der Planeten. Dank der Entdeckung dieses reinen Eises im Innern von Chamäleon I können Astronomen die Reise der Verbindungen vom Leben in Staubkörnern bis zum Einbau in die Kerne und Atmosphären potenzieller Sterne und Exoplaneten verfolgen.
Astronomen wissen bereits aus Webbs Daten, dass einige Elemente, die neu in Chamäleon I identifiziert wurden, viel seltener vorkommen, als angesichts der Dichte der Wolke zu erwarten wäre.
Beispielsweise wurden nur 1 % des vorhergesagten Schwefels, 19 % des vorhergesagten Sauerstoffs und Kohlenstoffs und nur 13 % des vorhergesagten Gesamtstickstoffs von Forschern gefunden. Die beste Erklärung, so die Forscher, ist, dass diese Komponenten in anderen Eisen eingeschlossen sein könnten, die nicht bei den Wellenlängen auftauchen, die das Team entdeckt hat.
In den kommenden Monaten plant das Team, die Daten von Webb zu verwenden, um die Größe der Staubkörner und die Formen des Eises zu bestimmen.
Laut McClure öffnen diese Erkenntnisse "ein neues Fenster zu den Produktionswegen einfacher und komplexer Moleküle, die zur Herstellung der Bausteine des Lebens notwendig sind".
Quelle: Weltraum – Natur
Günceleme: 25/01/2023 21:23
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