Massieve sterren als fabriek voor de bouwstenen van het leven
NASA’s telescoop SOFIA geeft een nieuw kijkje in de chemie nabij jonge sterren: de geboorteplaats van nieuwe planeten. De Leidse promovendus Andrew Barr schrijft erover in de Astrophysical Journal. Hij en zijn collega’s vonden enorme hoeveelheden water en organische moleculen in de wervelende, schijfvormige wolken. Dit verklaart mogelijk hoe sommige van de belangrijkste bouwstenen voor het leven al in de vroegste stadia van planeetvorming op de planeet terecht komen.
Een soortgelijk proces vond waarschijnlijk plaats tijdens de vorming van de zon en het binnenste van de rotsachtige planeten in ons eigen zonnestelsel, inclusief de Aarde. ‘Door te zoeken op nieuwe golflengtes vonden we meer soorten moleculen dan ooit tevoren’, zegt Barr. ‘Deze jonge sterren zijn een soort chemische fabrieken die essentiële moleculen uitspuwen voor het leven zoals wij dat kennen. We hadden alleen de juiste manier van observeren nodig om ze ook te kunnen zien.’
Infrarood astronomie
SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) is NASA’s zogenaamde telescoop-op-een-vliegtuig (zie kader). Door middel van infraroodmetingen geeft deze telescoop een kijkje in de chemie van sterren. Wanneer je zichtbaar licht verspreidt in de kleuren waaruit het is opgebouwd, verschijnt er een regenboog. Als je hetzelfde doet bij infrarood licht, krijg je een reeks heldere lijnen: spectra. Elk chemisch element beïnvloedt het infraroodlicht op een andere manier en creëert zo een unieke lijn. De lijnen fungeren op die manier als chemische vingerafdrukken. Wetenschappers gebruiken ze om te identificeren welke stoffen zich in en rond sterren bevinden.
De instrumenten aan boord van SOFIA kunnen hele kleine details in de vingerafdrukken detecteren, vergelijkbaar met een hoge-resolutiebeeldscherm waarop je de kleinste details kunt zien. Deze nieuwe informatie over massieve sterren – met ruim veertig keer de massa van de zon – is zeer nuttig voor de James Webb-ruimtetelescoop. Deze nieuwe NASA telescoop zal onder andere de vorming van sterren ter grootte van de zon gaan bestuderen.
Roterende schijf
Sterren ontstaan wanneer sterrenwolken instorten en er een roterende schijf van gas en stof ontstaat rondom een centrale kern. SOFIA bekeek dit proces rondom twee massieve sterren, AFGL 2591 en AFGL 2136, beiden op ongeveer 3.000 lichtjaar vanaf de Aarde, in respectievelijk het sterrenbeeld Cygnus en de Juggler-nevel. SOFIA ontdekte dat de binnenste gebieden van deze schijven van binnenuit worden verwarmd, waardoor het gas rondom de kern een totaal andere samenstelling krijgt.
In de gebieden van de schijf waar planeten zouden vormen, zagen de astronomen een chemische soep van organische moleculen, waaronder water, ammoniak, methaan en acetyleen (een chemische bouwsteen voor grotere en complexere organische moleculen).
Ver weg en dichterbij
Verder onderzoek naar andere jonge massieve sterren zullen ons meer leren over het ontstaan van organische moleculen. SOFIA’s waarnemingen laten zien dat de vorming van massieve sterren waarschijnlijk een opgeschaalde versie is van wat er in kleinere sterren zoals de zon gebeurt. Daarom kunnen toekomstige studies ook erg voordelig zijn voor de nieuwe Webb-telescoop. Terwijl de uiterst gevoelige Webb-telescoop de zwakke signalen kan detecteren van moleculen rondom zonachtige sterren, kan SOFIA de chemische samenstelling van moleculen rondom de massieve sterren in kaart brengen. Ze kunnen ze elkaar versterken.
Bron: NASA - Massieve stars are factories for ingredients to life
SOFIA
SOFIA is een Boeing 747SP-jetliner die is aangepast om een telescoop met een diameter van 106 inch te dragen. Het is een gezamenlijk project van NASA en het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum DLR. NASA's Ames Research Center in Silicon Valley in Californië leidt het SOFIA-programma, de wetenschap en de ruimtemissies in samenwerking met de Universities Space Research Association met het hoofdkantoor in Columbia, Maryland, en het Duitse SOFIA-instituut (DSI) aan de Universiteit van Stuttgart. Het vliegtuig wordt onderhouden en geëxploiteerd vanuit NASA's Armstrong Flight Research Center Hangar 703 in Palmdale, Californië.