Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek
---
---
Nieuw bewijs voor organische verbindingen in heelal
---
2 april 2002
De geheimzinnige spectraalbanden in het infrarood van insterstellaire gaswolken in het heelal zijn afkomstig van organische verbindingen. Dat bevestigt onderzoek van de Nijmeegse natuurkundige drs. Hans Piest . Hij draagt nieuw experimenteel bewijs aan voor dit bijna dertig jaar oude probleem uit de sterrenkunde.
Elk molecuul heeft specifieke golflengtes waarbij het licht absorbeert of produceert. Dit vormt de vingerafdruk van een stof. Sterrenkundigen tonen met deze vingerafdruk de aanwezigheid van de stof aan in een verre ster of stofwolk. In diverse hoeken van het heelal, in de vrijwel lege interstellaire ruimte, wordt infrarood licht geproduceerd. Het spectrum staat bekend als de unidentified infrared bands. De meest aangehangen hypothese is dat complexe organische verbindingen de banden veroorzaken. Preciezer, het zou een mengel zijn van diverse polyaromatische koolwaterstoffen van elk ongeveer vijftig koolstofatomen.
Nog niemand was er in geslaagd het spectrum van deze complexe moleculen te meten in een situatie die vergelijkbaar is met de koude gastoestand waarin ze zich in de ruimte bevinden. In de ruimte zijn de moleculen zo ver uit elkaar dat ze niet met elkaar botsen. Botsingen beïnvloeden het spectrum drastisch. Het probleem is dat in een laboratorium een botsingsvrije situatie moeilijk voor elkaar te krijgen is. Bovendien is de stof dan zo ijl dat er nauwelijks een spectrum is te meten.
Hans Piest wist de spectra via een omweg te bepalen. Daarvoor maakte hij gebruik van een bijzondere laser van FOM in Rijnhuizen. Het is een vrije-elektronenlaser die elke gewenste golflengte tussen de 5 en 250 micrometer kan produceren. Van dit type laser zijn er maar een paar in de wereld.
De natuurkundige maakte polyaromatische koolwaterstoffen en bond ze elk aan een edelgasatoom. Dat lukt alleen bij een temperatuur vlak boven het absolute nulpunt. De bindingsenergie van een edelgasatoom is zo klein dat deze het spectrum nauwelijks beïnvloedt. Om te onderzoeken welke golflengten dit complex kan absorberen beschoot hij het met laserlicht, steeds met een andere golflengte. Het licht van deze laser is voldoende om het zwak gebonden edelgasmolecuul van de organische verbinding los te schieten. Een gevoelige massaspectrometer was in staat om te bepalen of de organische stof werd geproduceerd.
De natuurkundige gebruikte verschillende edelgassen en kreeg steeds hetzelfde spectrum. Dat is een sterke aanwijzing dat het edelgas het spectrum inderdaad niet verstoort.
De gemeten spectra kwamen sterk overeen met eerdere omstreden metingen van de NASA. Zij hadden direct het zeer zwakke absorptiespectrum bepaald van diverse soorten in edelgasijs ingevroren polyaromatische koolwaterstoffen. Die metingen waren omstreden omdat de invloed van het edelgasijs moeilijk was in te schatten. Nu rest nog de vraag welke polyaromaten zich precies in het heelal bevinden.
Nadere informatie bij drs. Hans Piest (KUN, afdeling Molecuul- en Laserfysica)tel 024 3652179fax 024 3653311e-mail hanspi@sci.kun.nl of hanspi@rijnh.nl. Promotie 13 mei, promotor prof. dr. G. Meijer