Voor het eerst 'extreem zware' versie van methanol gevonden rond jonge ster
Diep in een stofwolk, zo'n duizend lichtjaar van de aarde, is iets gevonden dat nog nooit eerder in de ruimte is waargenomen. Astronomen ontdekten een bijzondere variant van methanol, een eenvoudige organische stof die ook een bouwsteen kan zijn voor ingewikkeldere moleculen. Het bijzondere: in deze variant zijn alle waterstofatomen vervangen door een zwaardere vorm ervan, deuterium genoemd.
Methanol is een molecuul dat bestaat uit koolstof, zuurstof en waterstof. Normaal gesproken bevat het gewone waterstofatomen. Maar soms wordt een waterstofatoom vervangen door deuterium, een zwaardere "neef" van waterstof met een extra deeltje in de kern. Dat proces heet deuterium-fractionering. Tot nu toe had niemand ooit methanol gezien waarbij alle waterstofatomen waren vervangen. Deze volledig verzwaarde variant heet CD3OD.
Een speurtocht rond een jonge ster
De ontdekking komt uit onderzoek naar IRAS4A, een jonge ster in wording in de sterrenwolk NGC1333. Met de ALMA-telescoop in Chili, een netwerk van schotels dat radiogolven uit de ruimte opvangt, maakten onderzoekers een zeer gevoelige scan van het gas rond deze ster. Dit gebeurde als onderdeel van een groter project genaamd COMPASS, dat op zoek is naar complexe organische moleculen rond pasgeboren sterren.
Rond een van de twee sterren in dit dubbelstersysteem, IRAS4A2, vonden de onderzoekers niet alleen de normale vorm van methanol, maar ook meerdere varianten met een of meer deuteriumatomen. De vondst van CD3OD, de versie met alle drie de waterstofatomen aan de koolstofkant vervangen, is de eerste keer dat dit molecuul buiten een laboratorium is waargenomen.
Waarom dit belangrijk is
Hoe meer deuterium een molecuul bevat, hoe meer dat vertelt over de omstandigheden waarin het is ontstaan. Deuterium bouwt zich vooral op in extreem koude, donkere gaswolken. Door te kijken hoeveel deuterium in een molecuul zit, kunnen wetenschappers reconstrueren wanneer en hoe dat molecuul is gevormd, nog voordat de ster was ontstaan.
Het patroon dat de onderzoekers vonden, klopt met wat eerder is gezien bij andere jonge, lichte sterren: hoe meer waterstofatomen vervangen zijn door deuterium, hoe relatief vaker dat voorkomt dan je zou verwachten. Bestaande rekenmodellen die dit proces proberen na te bootsen, kunnen dit patroon echter niet goed verklaren. De ontdekking van CD3OD maakt dat verschil tussen model en werkelijkheid nog groter.
De onderzoekers merkten ook iets vreemds op: de hoeveelheid gewoon methanol die ze maten, leek lager dan verwacht op basis van andere metingen. Een mogelijke verklaring is dat het gas niet gelijkmatig verspreid is, maar in klonten voorkomt, waardoor de telescoop niet alles goed in beeld krijgt.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is een eerste waarneming van dit specifieke molecuul, gedaan door één onderzoeksteam rond één ster. Het is geen bewijs dat hiermee leven is aangetoond of dat deze exacte omstandigheden ook bij de vorming van ons zonnestelsel golden. Ook is nog onduidelijk waarom de rekenmodellen niet overeenkomen met de waarneming. Vervolgonderzoek bij andere jonge sterren moet uitwijzen of dit patroon overal terugkomt.
Toch is deze vondst waardevol. Methanol en vergelijkbare organische moleculen worden gezien als mogelijke bouwstenen voor complexere, levensbelangrijke stoffen. Door te bestuderen hoe deuterium zich verspreidt over deze moleculen, krijgen wetenschappers een beter beeld van welke chemische processen al plaatsvinden voordat een ster en zijn planeten zijn gevormd, en wat daarvan mogelijk "overerft" naar een nieuw planetenstelsel.