{multithumb thumb_width=250}

With the help of the ALMA Band-9 receivers built by SRON and other parties, sugar molecules have been detected in the gas around a young Sun-like star. This is the first time sugar has been detected in the space around such a star. The discovery shows that the building blocks for life are in the right place at the right time to be incorporated by planets that form around the star. The discovery was made by a team of astronomers with prof. Ewine van Dishoeck (Leiden University).

De astronomen hebben moleculen van glycolaldehyde – een eenvoudige vorm van suiker – aangetroffen in het gas rond IRAS 16293-2422, een jonge dubbelster die ongeveer net zo zwaar is als de zon. Glycolaldehyde is al eens eerder in de interstellaire ruimte waargenomen, maar dit is voor het eerst dat het zo dicht bij een zonachtige ster – op afstanden vergelijkbaar met de afstand tussen de zon en de planeet Uranus – is ontdekt. De ontdekking bewijst dat sommige van de chemische bestanddelen die nodig zijn voor het ontstaan van leven bij deze ster al op het moment van planeetvorming aanwezig waren. “In de schijf van gas en stof rond de pas ontstane ster hebben we glycolaldehyde ontdekt, een eenvoudige vorm van suiker die niet veel verschilt van de suiker die we in de koffie doen”, verklaart eerste auteur Jes Jørgensen (Niels Bohr Instituut, Denemarken en voormalig NOVA-promovendus in Leiden). “Dit molecuul is een van de ingrediënten voor de vorming van RNA dat, net als het verwante DNA, een van de bouwstenen van het leven is.”

Gevoeligheid
De grote gevoeligheid van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) – zelfs op de technisch uitdagende kortste golflengten waarop de telescoop kan opereren – was van cruciaal belang voor deze waarnemingen. Die werden gedaan tijdens de Science Verification-fase van de sterrenwacht, waarbij slechts een deel van de array van antennes beschikbaar was. “De kwaliteit van de ALMA-data op de hoogste frequenties – genomen met de Groningse Band 9-ontvangers – is uitstekend, veel beter dan we hadden verwacht in deze vroege fase van het project. Dankzij het ALMA-expertisecentrum Allegro konden we de data ook direct goed reduceren. De dichtheid van lijnen is een factor 10 hoger dan wat we tot nu toe hebben gezien. Dit betekent dat ALMA echt een revolutie in de astrochemie teweeg gaat brengen”, zegt co-auteur Ewine van Dishoeck (Sterrewacht Leiden).

Teamlid Cécile Favre (Universiteit van Aarhus, Denmark) voegt daaraan toe: “Wat zo opwindend is aan onze bevindingen, is dat de ALMA-waarnemingen laten zien dat de suikermoleculen naar een van de sterren in het stelsel toe vallen. De suikermoleculen bevinden zich niet alleen op de juiste plek om op een planeet terecht te komen, maar bewegen ook de goede kant op.”

Chemische reacties
De wolken van gas en stof die tot nieuwe sterren samentrekken zijn extreem koud. Hierdoor vriezen veel gassen als ijs vast aan stofdeeltjes, waar zij zich tot complexere moleculen kunnen verbinden. Maar zodra de ster in het centrum van een draaiende wolk van gas en stof is gevormd, verwarmt deze de binnenste delen van de wolk tot ongeveer kamertemperatuur. Daarbij verdampen de chemisch complexe moleculen en komen gassen vrij die karakteristieke radiostraling uitzenden, die met krachtige radiotelescopen zoals ALMA in kaart kan worden gebracht. Deze processen waren gesimuleerd in het Raymond & Beverly Sackler laboratorium voor astrofysica in Leiden, en worden nu direct bevestigd door de ALMA-waarnemingen.

Met een afstand van ongeveer 400 lichtjaar bevindt IRAS 16293-2422 zich relatief dicht bij de aarde, wat hem tot een uitstekend doelwit maakt voor het onderzoek van de moleculen en de chemische reacties rond jonge sterren. Dankzij de mogelijkheden van de nieuwe generatie telescopen waartoe ALMA behoort, zijn astronomen nu in staat om de wolken van gas en stof waarin planetenstelsels ontstaan nauwkeurig te onderzoeken.

“Een belangrijke vraag is: hoe complex kunnen de moleculen worden voordat ze door de nieuwe planeten worden opgenomen? Dat zou ons iets kunnen vertellen over de manier waarop leven elders zou kunnen ontstaan. ALMA-waarnemingen zullen een belangrijke rol spelen bij het oplossen van dit vraagstuk”, aldus Jørgensen.

Nederlands consortium
De band-9 ontvanger wordt door een Nederlands consortium gemaakt, dat bestaat uit het Kapteyn-instituut van de Rijksuniversiteit Groningen, het Kavli-instituut van de TU-Delft en SRON en wordt geleid door NOVA. De band-9 ontvanger is gevoelig voor straling met een frequentie van 600 tot 720 GHz. Deze straling, die het midden houdt tussen infrarood- en radiostraling, heeft golflengten van ongeveer een millimeter, en wordt daarom millimeter- en submillimeterstraling genoemd.

Meer informatie
Het onderzoek staat beschreven in het artikel Detection of the simplest sugar, glycolaldehyde, in a solar-type protostar with ALMA (Jørgensen et al.), dat in het tijdschrift Astrophysical Journal Letters zal verschijnen. Meer beeld en video’s zijn te vinden op de op de Nederlandstalige ESO-pagina.