Erster Nachweis von Methylalkohol in protoplanetarer Scheibe

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Künstlerische Darstellung der unser Erde nächsten bekannten protoplanetaren Scheibe um den Stern TW Hydrae. Mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) konnte hier erstmals das organische Molekül Methylalkohol (Methanol) nachgewiesen werden (Illu.).

Copyright: ESO/M. Kornmesser

Leiden (Niederlande) – In der protoplanetaren Gas- und Staubscheibe um den 170 Lichtjahre entfernten jungen Stern TW Hydrae haben Astronomen mit Hilfe der Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) der Europäischen Südsternwarte (ESO) erstmals überhaupt das organische Molekül Methylalkohol (Methanol) nachgewiesen. Methanol ist das einzige komplexe organische Molekül, das bisher in Staubscheiben entdeckt wurde und eindeutig aus einer festen Phase stammt. Der Nachweis hilft, die chemischen Prozesse zu verstehen, die während der Entstehung von Planetensystemen stattfinden und die letztlich zur Bildung der Bestandteile des Lebens führen.

TW Hydrae ist der unserer Erde nächstgelegene Stern, der von einer protoplanetaren Scheibe umgeben ist, in der Planetenentstehung stattfindet. “Für Astronomen stellt sie deshalb ein ideales Ziel für die Untersuchung solcher Staubscheiben dar”, erläutert die ESO-Pressemitteilung. “Astronomen gehen davon aus, dass das Sonnensystem während seiner Entstehung vor mehr als vier Milliarden Jahren diesem System sehr ähnlich war.”

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Wie das Team um Catherine Walsh von der Sterrewacht Leiden aktuell im Fachjournal “Astrophysical Journal Letters” (DOI: 10.3847/2041-8205/823/1/L10) berichtet, konnten sie in dieser protoplanetaren Scheibe nun zum ersten Mal Spuren gasförmigen Methylalkohols, auch Methanol (CH3OH) genannt, in einer protoplanetaren Scheibe nachweisen.

Methanol, ein Derivat von Methan, ist das größte komplexe organische Molekül, das bis heute in solchen Staubscheiben gefunden wurde. “Der Nachweis der Existenz in präplanetaren Objekten stellt einen Meilenstein für das Verständnis dar, wie organische Moleküle auf Planeten gelangen, die sich gerade erst bilden”, so die ESO-Forscher.

Methanol selbst ist ein Baustein für komplexere Stoffe wie Aminosäureverbindungen und damit von grundlegender präbiotischer Bedeutung. Aus diesem Grund spielt Methanol eine entscheidende Rolle in den chemischen Voraussetzungen, die notwendig sind, damit organisches Leben entstehen kann.
“Die Entdeckung von Methanol in einer protoplanetaren Scheibe unterstreicht die besondere Bedeutung von ALMA bei der Untersuchung komplexer organischer Eisvorkommen in Staubscheiben”, erläutert Welsh. “Zum ersten Mal ist es uns nun möglich, zu dem Punkt zurückzublicken, an dem die chemische Komplexität während der Planetenentstehung um einen sonnenähnlichen Stern ihren Anfang nimmt.”

“In der Astrochemie spielt gasförmiges Methanol in protoplanetaren Scheiben eine besonders wichtige Rolle. Während andere Stoffe, die im Weltraum entdeckt wurden, allein durch Gasphasenchemie oder durch eine Kombination von Gas- und fester Phase entstehen, handelt es sich bei Methanol um eine komplexe organische Verbindung, die ausschließlich durch Oberflächenreaktionen auf Staubkörnern in der festen Phase entstehen.”
Die Beobachtung von Methanol in der gasförmigen Phase in Kombination mit Informationen über seine Verteilung bedeutet, dass sich Methanol auf den Eiskörnern der Staubscheibe gebildet hat und anschließend in gasförmigem Zustand freigesetzt wurde. Diese erste Beobachtung hilft, das Rätsel des Übergangs von der festen in die gasförmige Phase zu lösen und die chemischen Prozesse in astrophysikalischen Umgebungen allgemeiner zu verstehen.
“Das Vorkommen von Methanol in gasförmigem Aggregatszustand in der Staubscheibe ist ein eindeutiger Hinweis auf zahlreiche organische chemische Prozesse in einer frühen Phase der Stern- und Planetenentstehung”, erläutert der Mitautor der Studie, Ryan A. Loomis. “Dieses Ergebnis hat eine Auswirkung auf unser Verständnis darüber, wie sich organische Materie in sehr jungen Planetensystems ansammelt.“

Dieser erfolgreiche erste Nachweis kalten gasförmigen Methanols in einer protoplanetaren Scheibe bedeutet, dass nun die Chemie bei der Bildung von Eis in Scheiben erforscht werden kann, was den Weg für zukünftige Untersuchungen komplexer organischer Chemie in planetaren Geburtsstätten ebnet, so die ESO abschließend. “Bei der Jagd nach Exoplaneten, auf denen Leben möglich ist, haben Astronomen nun also Zugang zu einem leistungsfähigen Instrument.”

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