Die beispiellose Fähigkeit von JWST, in Herzen zu blicken, die in ferne Wolken gehüllt sind, hat biochemische Elemente an den kältesten und dunkelsten Orten enthüllt, die wir bisher gesehen haben.
In einer Molekülwolke namens Chamaeleon I, die sich mehr als 500 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, zeigten die Daten des Teleskops das Vorhandensein von gefrorenem Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel – Elemente, die für die Bildung der Atmosphäre und Moleküle wie z Aminosäuren. SÄUREN, gemeinsam bekannt als CHONS.
„Das sind wichtige Bestandteile präbiotischer Moleküle wie einfache Aminosäuren – und damit sozusagen Bestandteile des Lebens.“ sagt die Astronomin Maria Drozdovskaya von der Universität Bern in Deutschland.
Darüber hinaus hat ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Astronomin Melissa McClure von der Universität Leiden in den Niederlanden gefrorene Formen komplexerer Moleküle wie Wasser, Methan, Ammoniak, Carbonylsulfid und das organische Molekül Methanol identifiziert.
In den dichten, kühlen Ansammlungen von Molekülwolken werden Sterne und ihre Planeten geboren. Wissenschaftler glauben, dass CHONS und andere Moleküle es waren in der Molekülwolke vorhanden die die Sonne gebar, von denen einige später über eisige Kometen und zur Erde gebracht wurden Asteroid Einflüsse.
Obwohl die in Chamaeleon I entdeckten Elemente und Moleküle vorerst ruhig umherschweben, könnten sie eines Tages in die Entstehung von Planeten verwickelt werden und die Zutaten für die Entstehung von Leben für neue Planetesimale liefern.
„Unsere Identifizierung komplexer organischer Moleküle wie Methanol und möglicherweise Ethanol weist auch darauf hin, dass viele Sternensysteme und Planeten, die sich in dieser speziellen Wolke entwickeln, Moleküle in einem ziemlich fortgeschrittenen chemischen Zustand erben werden“, erklärt der Astronom Will Rocha Von der Leidener Sternwarte.
„Dies könnte bedeuten, dass das Vorhandensein präbiotischer Moleküle in Planetensystemen eher eine häufige Folge der Sternentstehung als ein einzigartiges Merkmal unseres Sonnensystems ist.“
Chameleon 1 ist kalt und dicht, eine dunkle Staub- und Eispfütze, die eine der erdnächsten aktiven Sternentstehungsregionen bildet. Daher kann uns eine Zählung seiner Entstehung viel über die Zutaten verraten, die in die Herstellung von Sternen und Planeten einfließen, und dazu beitragen, zu verstehen, wie diese Zutaten zu neu entstandenen Welten kombiniert werden.
JWST ist mit seinen leistungsstarken Infrarot-Erkennungsfähigkeiten in der Lage, klarer und detaillierter durch den dichten Staub zu sehen als jedes Teleskop, das zuvor erschienen ist. Dies liegt daran, dass infrarote Wellenlängen des Lichts Staubpartikel nicht so streuen wie kürzere Wellenlängen, was bedeutet, dass Instrumente wie JWST effektiv besser durch Staub hindurchsehen können als optische Instrumente wie Hubble.
Um die chemische Zusammensetzung des Staubs in den ersten Chamäleons zu bestimmen, greifen Wissenschaftler auf Absorptionsfingerabdrücke zurück. Sternenlicht, das durch die Wolke wandert, kann von den darin enthaltenen Elementen und Molekülen absorbiert werden. Unterschiedliche Chemikalien absorbieren unterschiedliche Wellenlängen. Wenn ein Spektrum von emittiertem Licht gesammelt wird, sind diese absorbierten Wellenlängen dunkler. Wissenschaftler können diese Absorptionslinien dann analysieren, um festzustellen, welche Elemente vorhanden sind.
JWST hat tiefer in Chamaeleon I gespäht, um eine Bilanz seiner Entstehung zu ziehen, als wir es zuvor gesehen haben. Es fand Silikatstaubkörner, die oben erwähnten CHONS und andere Partikel, und das Eis ist mit etwa -263 Grad Celsius (-441 Grad Fahrenheit) viel kälter als zuvor im Weltraum gemessen.
Sie fanden heraus, dass die Menge an CHONS im Verhältnis zur Dichte der Wolke geringer war als erwartet, einschließlich nur etwa 1 Prozent des erwarteten Schwefels. Dies deutet darauf hin, dass der Rest des Materials an unermesslichen Orten eingeschlossen sein könnte – zum Beispiel in Gestein und anderen Mineralien.
Ohne weitere Informationen ist es an dieser Stelle schwer zu messen, also will das Team mehr Informationen bekommen. Sie hoffen, weitere Beobachtungen zu erhalten, die ihnen helfen, die Entwicklung dieser Eise zu kartieren, von der Beschichtung der staubigen Körner einer Molekülwolke bis hin zum Einbau in Kometen und vielleicht sogar zur Streuung von Planeten.
„Dies ist nur der erste einer Reihe von spektralen Schnappschüssen, mit denen wir sehen können, wie sich Eis von seiner ursprünglichen Zusammensetzung zu kometenbildenden Regionen protoplanetarer Scheiben entwickelt.“ sagt McClure.
„Dies wird uns Aufschluss darüber geben, welche Eismischung – und damit welche Elemente – schließlich auf die Oberflächen terrestrischer Exoplaneten gelangen oder in die Atmosphären von Gasriesen oder Eisplaneten aufgenommen werden könnten.“
Forschung veröffentlicht in natürliche Astronomie.
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