Das James-Webb-Teleskop hat das kälteste Eis im bekannten Universum entdeckt – und es enthält die Bausteine des Lebens
Wissenschaftler verwenden die James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) haben das bisher kälteste Eis in den tiefsten Bereichen einer interstellaren Molekülwolke beobachtet und gemessen. Die gefrorenen Moleküle maßen minus 440 Grad Fahrenheit (minus 263 Grad Celsius), laut neuen Forschungsergebnissen, die am 23. Januar in der Zeitschrift veröffentlicht wurden Naturastronomie (öffnet in neuem Tab).
Molekülwolken, die aus gefrorenen Molekülen, Gasen und Staubpartikeln bestehen, dienen als Geburtsort von Sternen und Planeten – einschließlich bewohnbarer Planeten wie unserem. In dieser neuesten Forschung verwendete ein Team von Wissenschaftlern die JWSTs Infrarot Kamera zur Untersuchung einer Molekülwolke namens Chameleon I, etwa 500 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Innerhalb der dunklen, kalten Wolke identifizierte das Team gefrorene Moleküle wie Carbonylschwefel, Ammoniak, Methan, Methanol und mehr. Diese Moleküle werden laut den Forschern eines Tages Teil des heißen Kerns eines wachsenden Sterns und möglicherweise Teil zukünftiger Exoplaneten sein. Sie enthalten auch die Bausteine bewohnbarer Welten: Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel, ein molekularer Cocktail, der als COHNS bekannt ist.
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„Unsere Ergebnisse geben Einblicke in das anfängliche, dunkle chemische Stadium der Eisbildung auf den interstellaren Staubkörnern, die zu den zentimetergroßen Kieselsteinen heranwachsen, aus denen sich Planeten bilden“, so der Hauptautor der Studie Melissa McClure (öffnet in neuem Tab)ein Astronom am Leiden Observatory in den Niederlanden, sagte in einer Stellungnahme (öffnet in neuem Tab).
Ein staubiges Kinderzimmer
Sterne und Planeten bilden sich in Molekülwolken wie Chameleon I. Über Millionen von Jahren kollabieren Gase, Eis und Staub zu massiveren Strukturen. Einige dieser Strukturen erhitzen sich und werden zu Kernen junger Sterne. Während die Sterne wachsen, kehren sie immer mehr Material zusammen und werden immer heißer. Sobald sich ein Stern gebildet hat, bilden das verbleibende Gas und der Staub um ihn herum eine Scheibe. Wieder einmal beginnt diese Materie zu kollidieren, zusammenzukleben und schließlich größere Körper zu bilden. Eines Tages könnten diese Klumpen zu Planeten werden. Sogar bewohnbare wie unsere.
„Diese Beobachtungen öffnen ein neues Fenster zu den Bildungswegen für die einfachen und komplexen Moleküle, die benötigt werden, um die Bausteine des Lebens zu bilden“, sagte McClure in der Erklärung.
Das JWST schickte seine ersten Bilder im Juli 2022 zurück, und Wissenschaftler verwenden derzeit die Instrumente des 10-Milliarden-Dollar-Teleskops, um zu demonstrieren, welche Arten von Messungen möglich sind. Um Moleküle in Chameleon I zu identifizieren, verwendeten die Forscher Licht von Sternen, die jenseits der Molekülwolke liegen. Wenn das Licht auf uns scheint, wird es auf charakteristische Weise vom Staub und den Molekülen in der Wolke absorbiert. Diese Absorptionsmuster können dann mit bekannten, im Labor ermittelten Mustern verglichen werden.
Das Team fand auch komplexere Moleküle, die sie nicht spezifisch identifizieren können. Aber der Befund beweist, dass sich komplexe Moleküle in Molekülwolken bilden, bevor sie von wachsenden Sternen verbraucht werden.
„Unsere Identifizierung komplexer organischer Moleküle, wie Methanol und möglicherweise Ethanol, deutet auch darauf hin, dass die vielen Stern- und Planetensysteme, die sich in dieser speziellen Wolke entwickeln, Moleküle in einem ziemlich fortgeschrittenen chemischen Zustand erben werden“, Co-Autor der Studie Will Rocha (öffnet in neuem Tab), ein Astronom am Leiden Observatory, sagte in der Erklärung. „
Obwohl das Team begeistert war, COHNS in der kalten Molekülsuppe zu beobachten, fanden sie in einer dichten Wolke wie Chameleon I keine so hohe Konzentration der Moleküle wie erwartet. Wie eine bewohnbare Welt wie die unsere zu ihrem eisigen COHNS kam, ist immer noch eine große Frage unter Astronomen. Eine Theorie besagt, dass COHNS durch Kollisionen mit eisigen Kometen und Asteroiden auf die Erde gebracht wurden.
„Dies ist nur der erste einer Reihe von spektralen Schnappschüssen, die wir erhalten werden, um zu sehen, wie sich das Eis von seiner anfänglichen Synthese bis zu den kometenbildenden Regionen protoplanetarer Scheiben entwickelt“, sagte McClure in der Erklärung. „Dies wird uns sagen, welche Eismischung – und damit welche Elemente – schließlich auf die Oberflächen terrestrischer Exoplaneten geliefert oder in die Atmosphären von riesigen Gas- oder Eisplaneten aufgenommen werden können.“