Het ongeëvenaarde vermogen van JWST om in harten te kijken die in verre wolken zijn gehuld, onthulde biochemische elementen op de koudste en donkerste plek waar we ze tot nu toe hebben gezien.
In een moleculaire wolk genaamd Chamaeleon I, die zich op meer dan 500 lichtjaar van de aarde bevindt, onthulden gegevens van de telescoop de aanwezigheid van bevroren koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en zwavel – elementen die van vitaal belang zijn voor de vorming van de atmosfeer en moleculen zoals aminozuren. ZUREN, gezamenlijk bekend als CHONS.
“Dit zijn belangrijke componenten van prebiotische moleculen zoals eenvoudige aminozuren – en dus componenten van het leven, om zo te zeggen.” zegt astronoom Maria Drozdovskaya van de Universiteit van Bern in Duitsland.
Bovendien heeft een internationaal team van onderzoekers onder leiding van astronoom Melissa McClure van de Universiteit Leiden in Nederland bevroren vormen van complexere moleculen geïdentificeerd, zoals water, methaan, ammoniak, carbonylsulfide en het organische molecuul methanol.
In de dichte, koele clusters van moleculaire wolken worden sterren en hun planeten geboren. Wetenschappers denken dat CHONS en andere moleculen dat waren aanwezig in de moleculaire wolk die het leven schonk aan de zon, waarvan sommige later via ijzige kometen en asteroïde invloeden.
Hoewel de elementen en moleculen die in Chamaeleon I zijn ontdekt, voorlopig rustig rondzweven, zouden ze op een dag kunnen worden verstrikt in de vorming van planeten, waardoor ze de ingrediënten leveren voor het ontstaan van leven voor nieuwe planetesimalen.
“Onze identificatie van complexe organische moleculen, zoals methanol en mogelijk ethanol, geeft ook aan dat veel sterrenstelsels en planeten die zich in deze specifieke wolk ontwikkelen, moleculen zullen erven in een redelijk geavanceerde chemische staat,” legt astronoom Will Rocha uit Van de Leidse Sterrewacht.
“Dit zou kunnen betekenen dat de aanwezigheid van prebiotische moleculen in planetaire systemen een algemeen gevolg is van stervorming in plaats van een uniek kenmerk van ons zonnestelsel.”
Kameleon 1 is koud en dicht, een donkere poel van stof en ijs die een van de dichtst bij de aarde gelegen actieve stervormingsgebieden vormt. Daarom kan een telling van zijn vorming ons veel vertellen over de ingrediënten die nodig zijn voor het maken van sterren en planeten en kan het bijdragen aan het begrijpen van hoe deze ingrediënten worden gecombineerd tot nieuw gevormde werelden.
JWST, met zijn krachtige infrarooddetectiemogelijkheden, is in staat om door het dichte stof heen te kijken met meer helderheid en detail dan welke telescoop dan ook die eerder is verschenen. Dat komt omdat infrarode golflengten van licht stofdeeltjes niet verstrooien zoals kortere golflengten dat doen, wat betekent dat instrumenten zoals JWST effectief beter door stof heen kunnen kijken dan optische instrumenten zoals Hubble.
Om de chemische samenstelling van het stof in de eerste kameleons te bepalen, vertrouwen wetenschappers op absorptievingerafdrukken. Sterrenlicht dat door de wolk reist, kan worden geabsorbeerd door de elementen en moleculen erin. Verschillende chemicaliën absorberen verschillende golflengten. Wanneer een spectrum van uitgezonden licht wordt verzameld, zijn deze geabsorbeerde golflengten donkerder. Wetenschappers kunnen deze absorptielijnen vervolgens analyseren om te bepalen welke elementen aanwezig zijn.
JWST tuurde dieper in Chamaeleon I om zijn formatie dan ooit tevoren te tellen. Het vond silicaatstofkorrels, de eerder genoemde CHONS en andere deeltjes, en het ijs is veel kouder dan eerder gemeten in de ruimte, bij ongeveer -263 graden Celsius (-441 graden Fahrenheit).
Ze ontdekten dat, in verhouding tot de dichtheid van de wolk, de hoeveelheid CHONS minder was dan verwacht, inclusief slechts ongeveer 1 procent van de verwachte zwavel. Dit geeft aan dat de rest van het materiaal op onmetelijke plaatsen kan worden opgesloten, bijvoorbeeld in rotsen en andere mineralen.
Zonder meer informatie is het op dit moment moeilijk te meten, dus meer informatie is wat het team van plan is te krijgen. Ze hopen meer waarnemingen te krijgen die hen zullen helpen de evolutie van dit ijs in kaart te brengen, van het coaten van de stoffige korrels van een moleculaire wolk tot het incorporeren ervan in kometen en misschien zelfs verstrooiende planeten.
“Dit is slechts de eerste in een reeks spectrale snapshots die we zullen zien hoe ijs evolueert van hun oorspronkelijke samenstelling naar komeetvormende gebieden van protoplanetaire schijven,” zegt McClure.
“Dit zal ons vertellen welk mengsel van ijs – en dus welke elementen – uiteindelijk kunnen worden afgeleverd op de oppervlakken van terrestrische exoplaneten of kunnen worden opgenomen in de atmosfeer van gasreuzen of ijzige planeten.”
Onderzoek gepubliceerd in natuurlijke astronomie.
En je kunt versies op wallpaper-formaat downloaden van JWST-afbeelding van kameleon Ik ben hier.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”