Voor het eerst hebben onder meer Leidse astronomen complexe organische moleculen gedetecteerd in de protoplanetaire schijf rond een jonge ster. De ontdekking bevestigt opnieuw dat de omstandigheden waaruit aarde en zon voortkwamen niet uniek zijn in het heelal. Publicatie in Nature.

Grote hoeveelheden methylcyanide

Het onderzoek, uitgevoerd met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, laat zien dat de protoplanetaire schijf rond de jonge ster MWC 480 grote hoeveelheden methylcyanide (CH3CN) bevat - een complex koolstofhoudend molecuul. Er is genoeg methylcyanide rond MWC 480 om alle oceanen op aarde mee te vullen.

Artist's impression van de protoplanetaire schijf rond de jonge ster MWC 480. Met ALMA is in de buitengebieden van deze schijf het complexe organische molecuul methylcyanide ontdekt. Afbeelding: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Artist's impression van de protoplanetaire schijf rond de jonge ster MWC 480. Met ALMA is in de buitengebieden van deze schijf het complexe organische molecuul methylcyanide ontdekt. Afbeelding: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Gebied vergelijkbaar met Kuipergordel

Zowel dit molecuul als zijn eenvoudiger broertje waterstofcyanide (HCN) is aangetroffen in de koude buitengebieden van de pas gevormde schijf rond de ster. Astronomen denken dat dit gebied vergelijkbaar is met de Kuipergordel - het domein van ijsachtige planetesimalen en kometen in ons eigen zonnestelsel, voorbij de planeet Neptunus. Kometen zijn maagdelijke overblijfselen uit de vormingstijd van ons zonnestelsel. Vermoed wordt dat kometen en planetoiden uit de buitendelen van het zonnestelsel water en organische moleculen op aarde hebben afgeleverd, en zo de weg hebben gebaand voor het ontstaan van primitief leven.

Concentraties moleculen vergelijkbaar met 'onze' kometen

`Onderzoek naar kometen en planetoiden laten zien dat de zonnenevel, die zon en planeten voortbracht, veel water en complexe organische verbindingen bevatte', zegt eerste auteur Karin Oeberg, gepromoveerd in Leiden en tegenwoordig astronoom bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts (VS). `We hebben nu een nog sterker bewijs dat dezelfde chemie ook elders in het heelal optreedt, in gebieden waar zonnestelsels als het onze zouden kunnen ontstaan.' Volgens Oeberg is het resultaat vooral zo intrigerend, omdat de concentraties van de moleculen die in MWC 480 zijn aangetroffen, vergelijkbaar zijn met die in `onze' kometen.

Taurus-stervormingsgebied

De ster MWC 480, ongeveer twee keer zo zwaar als de zon, staat op 455 lichtjaar afstand in het Taurus-stervormingsgebied. Zijn omringende schijf bevindt zich nog in een pril ontwikkelingsstadium: hij is nog maar kort geleden samengetrokken uit een koude, donkere nevel van stof en gas. Astronomen weten al een tijdje dat deze interstellaire wolken zeer efficiente `fabrieken' zijn van complexe organische moleculen, zoals de cyaniden. Cyaniden, en met name methylcyanide, zijn van belang, omdat ze koolstof-stikstofbindingen bevatten. Die zijn essentieel voor de vorming van aminozuren, de bouwstenen van eiwitten en andere moleculen die aan de basis staan van het ontstaan van leven.

Gunstige omgeving

Tot nu toe was echter onduidelijk of deze complexe organische moleculen wel kunnen ontstaan en in stand blijven in de energierijke omgeving van een pas gevormd planetenstelsel, waar chemische verbindingen blootstaan aan schokken en straling. Dit onderzoek laat zien dat deze moleculen niet alleen in stand blijven, maar zelfs gedijen. Opmerkelijk is ook dat de moleculen die ALMA heeft gedetecteerd veel talrijker zijn dan in interstellaire wolken. Dat geeft aan dat protoplanetaire schijven gunstige omgevingen zijn voor de vorming van complexe organische moleculen, en dat ze deze op relatief korte tijdschalen kunnen produceren.

`Fascinerende ontdekking'

Volgens coauteur Furuya Kenji, postdoc aan de Leidse Sterrewacht, is het een fascinerende ontdekking. `We willen nu gaan onderzoeken of protoplanetaire schijven meer complexe organische moleculen bevatten, zoals (de voorlopers van) aminozuren.'

(20 april 2015 - DS)