Rummer is i universet de molekyler, der udgør byggestenene til liv i planetsystemer ?

Det nye James Webb Space Telescope (JWST) har nu bidraget til opdagelsen af forskellige istyper i en molekylesky i ”Chamaeleon 1” - en af de mørkeste og koldeste regioner, vi endnu har målt på.

Astronomerne antager, at molekylerne også var til stede i den kolde sky af gas og støv, som dannede vores eget solsystem. Resultatet er nu publiceret i Nature Astronomy.

Observationer fra forskellige teleskoper giver resultater

James Webb Space Telescope – det hidtil mest nøjagtige teleskop vi har bygget – har været afgørende for forskerne i opdagelsen af de frosne former af en lang række molekyler, såsom kuldioxid, ammoniak, metan, metanol og endda mere komplicerede molekyler, frosset ud som is på små støvkorn. 

Disse støvkorn vokser i størrelse, når de indgår i skiverne af gas og støv, som dannes omkring unge stjerner. Dermed kunne forskerne studere mange af de molekyler, som indgår i dannelsen af nye exoplaneter.

Forskere ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, kombinerede opdagelserne fra JWST med data fra Atacama Large Millimeter Array (ALMA), som måler på lys med en anden bølgelængde end JWST, og forskere fra Aarhus Universitet bidrog med de nødvendige laboratorieundersøgelser. 

”Ved at bruge observationer, for eksempel fra ALMA, er det muligt for os direkte at observere støvkornene selv, ligesom det også er muligt at se de samme molekyler i gassen, som er observeret i isen”, forklarer Lars Kristensen, lektor ved Niels Bohr Institutet.

”Anvendelsen af det kombinerede datasæt giver os et unikt indblik i det komplekse samspil mellem gas, is og støv i områder hvor stjerner og planeter dannes”, ifølge Jes Jørgensen, professor ved Niels Bohr Institutet.

”Vi kan dermed kortlægge hvor molekylerne er til stede i området, både før og efter de er frosset ud på støvkornene, og vi kan følge deres vej fra den kolde molekylesky til de begyndende planetsystemer der er ved at opstå omkring unge stjerner.”

Molekyleskyens indhold af is var en afgørende opdagelse

Isen er observeret og målt, ved at undersøge hvordan lys fra stjerner der ligger bag molekyleskyen, blev absorberet af is-molekylerne ved specifikke infrarøde bølgelængder, der er synlige for Webb.

Absorptionen efterlader et kemisk fingeraftryk, et såkaldt absorptionsspektrum, som igen kan sammenlignes med laboratorie-data, for at identificere hvilke typer af is der er til stede i molekyleskyen.

I Chamaeleon 1 molekyleskyen, ca. 600 lysår fra Jorden, er flere unge stjerner ved at blive dannet, og derfor er området særligt interessant for forskerne.

Med stjernedannelse følger planetdannelse og hele øvelsen for forskerne i IceAge samarbejdet går ud på at finde ud af, hvilken rolle isen spiller i at samle de molekyler, der er forudsætningen for liv.

”Dette arbejde bekræfter at interstellare støvkorn er katalysatorer for dannelsen af komplekse molekyler i den meget diffuse gas i disse skyer, hvilket vi også ser i laboratoriet”, forklarer Sergio Ioppolo, lektor ved Aarhus Universitet, der har udført nogle af laboratorie-eksperimenterne som observationerne sammenlignes med.

JWSTs følsomhed var en helt nødvendig forudsætning for opdagelserne

”Vi kunne simpelt hen ikke have observeret denne is uden Webb,” uddyber Klaus Pontoppidan, JWST Project Scientist ved Space Telescope Science Institute i Baltimore, USA, der var involveret i denne forskning.

”Isen viser sig som dyk imod et kontinuum af baggrundsstjernelys. I områder der er så kolde og tætte bliver meget af stjernelyset blokeret og Webb’s udsøgte følsomhed var nødvendig for at opdage stjernelyset og derfor identificere de is-typer der er i molekylskyen.”

IceAge teamet har allerede planlagt flere observationer med både Webb og andre teleskoper.

”Disse observationer koblet sammen med flere laboratorie-studier, vil fortælle os hvilken blanding af is, og dermed hvilke grundstoffer, der kan ende på overfladen af jordlignende exoplaneter eller blive inkorporeret i atmosfærerne på kæmpe gas-planeter eller is-planeter”, konkluderer Melissa McClure, astronom ved Leiden Observatorium og leder af observationsprogrammet.

• Link til den videnskabelige artikel