Methanol opdaget for første gang omkring ung stjerne

methanol, en nøglebyggesten til de komplekse organiske forbindelser, der udgør livet, er blevet opdaget for første gang i den protoplanetariske skive af en unge, fjern stjerne. Denne opdagelse kan hjælpe forskere med bedre at forstå den kemi, der opstår under en planets dannelse, og som i sidste ende kan føre til fremkomsten af ​​liv.

Forskere gjorde methanolopdagelsen omkring TW Hydrae, en stjerne omkring 80 procent af vores sols masse og omkring 5 millioner til 10 millioner år gammel. Det repræsenterer en yngre version af, hvordan vores solsystem kan have set ud under dets dannelse for mere end 4 milliarder år siden. 170 lysår væk, TW Hydrae har den nærmeste protoplanetariske skive til Jorden.

Methanolen ser ud til at være placeret i en ring, der topper 30 astronomiske enheder fra stjernen. (En astronomisk enhed, eller AU, er den gennemsnitlige afstand mellem Jorden og solen, eller omkring 93 millioner miles.)

Denne methanolgas kom sandsynligvis fra methanolis, der ligger lidt længere væk fra stjernen. Forskerne detaljerede deres resultater i papiret, "Første påvisning af gasfase-methanol i en protoplanetarisk skive, " udgav tidsskriftet Astrofysiske tidsskriftsbreve .

"Methanol er et vigtigt molekyle, fordi det i laboratorieisforsøg har vist sig at være et råmateriale af større og mere komplekse molekyler, " sagde undersøgelsens hovedforfatter Catherine Walsh, en astrokemiker ved University of Leeds i England. "Den vellykkede påvisning af methanol i en protoplanetarisk disk giver overbevisende beviser for, at større molekyler også er til stede."

For at analysere TW Hydrae, videnskabsmænd brugte Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) i Chile, det mest kraftfulde observatorium til dato til at analysere kemien af ​​nærliggende protoplanetariske diske. ALMA kan også kortlægge, hvor koldt støv og gas er placeret i disse diske med hidtil uset opløsning. For eksempel, den opdagede for nylig huller i disse skiver, der potentielt er udskåret af spirende planeter.

Methanol i protoplanetariske skiver menes først at begynde som is, dannes gennem kemiske reaktioner på overfladerne af støvkorn. Methanoldannelse er en proces, der frigiver varme, og støvkornene hjælper med at absorbere denne overskydende energi for at stabilisere nyfremstillede methanolmolekyler, sagde Walsh. Støvkornoverflader kan også katalysere methanoldannelse, reducere mængden af ​​energi, som disse molekyler skal danne.

Hvis metanolis i en protoplanetarisk skive spiraler tættere på dens stjerne, det flygtige molekyle kan blive ophidset af solstråling og blive en gas. Denne gas er, hvad forskere nu har opdaget.

Forskerne foreslår, at støvkorn på op til en millimeter store, der er fyldt med methanolis, ligger inden for 50 AU fra TW Hydrae. Efterhånden som støvkornene vokser sig større, de når en størrelse, hvor de oplever træk fra omgivende gas. Dette træk bremser støvkornene ned, og de bevæger sig indad mod stjernen, sagde Walsh.

Når methanolisen kommer tættere på TW Hydrae, det bliver til metanolgas, men forskerne tror ikke, det sker, fordi isen varmes op, som tidligere forskning antydede. I stedet, de antyder, at andre mekanismer er ansvarlige, såsom ultraviolette stråler fra stjernen. Denne opdagelse kan ændre, hvordan videnskabsmænd modellerer protoplanetarisk diskudvikling i fremtiden.

Methanol er en af ​​de største komplekse organiske forbindelser, der er påvist i protoplanetariske skiver til dato. I øvrigt, det er det første protoplanetariske skiveorganiske molekyle med en utvetydig oprindelse som is.

Som Walsh bemærkede, methanol kan tjene som byggesten i større organiske molekyler. Måling af methanolniveauer kan i princippet, kaste lys over mængden af ​​andre organiske forbindelser, der kan findes i isen, kometdannende materiale, der kredser om stjerner, sagde Walsh. Disse komplekse organiske molekyler kan have hjulpet liv med at opstå på Jorden.

"Det er blevet foreslået, at kometer bidrog med nogle, hvis ikke alle, af det organiske råmateriale til den unge jord, der er nødvendigt for at igangsætte eller drive liv, Walsh sagde. "Tilstedeværelsen af ​​organisk-rige kometer i andre diske tyder på, at de grundlæggende ingredienser til at indlede eller drive liv også er tilstedeværelsen i disse diske."

Der er en række mysterier, der forbliver uløste i disse nye fund. For eksempel, de observerede methanolgasniveauer er, uventet, så lidt som 100 gange mindre end tidligere forventet fra nyere modeller af protoplanetarisk diskkemi. En mulighed er, at modellerne overvurderer den hastighed, hvormed methanolis frigiver methanolgas, sagde Walsh. En anden mulighed er, at disse modeller undervurderer, hvor meget stjernestråling og andre faktorer ødelægger methanolmolekyler, hun sagde.

Methanolgassen "er også i en anden region af disken end forudsagt i tidligere modeller, som forbliver et puslespil, " sagde Walsh. "Vi arbejder hårdt på at prøve at forstå dette puslespil, og nye data fra ALMA, which will be in hand in 2017, will help us to do this."

Future research will also hunt for methanol in other nearby protoplanetary disks, and for larger organic molecules in all these disks, Walsh said.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.