In de loop van vele eeuwen hebben wetenschappers veel geleerd over de soorten omstandigheden en elementen die het leven hier op aarde mogelijk maken. Dankzij de komst van de moderne astronomie hebben wetenschappers sindsdien geleerd dat deze elementen niet alleen overvloedig voorkomen in andere sterrenstelsels en delen van de melkweg, maar ook in het medium dat bekend staat als interstellaire ruimte.
Overweeg koolstof, het element dat essentieel is voor alle organische materie en het leven zoals we dat kennen. Dit levensdragende element is ook aanwezig in interstellair stof, hoewel astronomen niet zeker weten hoe overvloedig het is. Volgens nieuw onderzoek door een team van astronomen uit Australië en Turkije bestaat veel koolstof in ons sterrenstelsel in de vorm van vetachtige moleculen.
Hun studie, "Alifatisch koolwaterstofgehalte van interstellair stof", verscheen onlangs in de Maandelijkse aankondigingen van de Royal Astronomical Society. De studie werd geleid door Gunay Banihan, een professor van de afdeling Astronomy and Space Sciences van de Erge University in Turkije, en omvatte leden van meerdere afdelingen van de University of New South Wales in Sydney (UNSW).
Omwille van hun studie probeerde het team precies te bepalen hoeveel van de koolstof van ons sterrenstelsel in vetachtige moleculen zit. Momenteel wordt aangenomen dat de helft van de interstellaire koolstof in zuivere vorm bestaat, terwijl de rest vastzit in vetachtige alifatische moleculen (koolstofatomen die open ketens vormen) en mottenachtige aromatische moleculen (koolstofatomen die vlak vormen onverzadigde ringen).
Om te bepalen hoe overvloedig vetachtige moleculen worden vergeleken met aromatische, heeft het team in een laboratorium materiaal gemaakt met dezelfde eigenschappen als interstellair stof. Dit bestond uit het opnieuw creëren van het proces waarbij alifatische verbindingen worden gesynthetiseerd in de uitstroom van koolstofsterren. Vervolgens volgden ze dit op door het koolstofbevattende plasma bij lage temperaturen uit te zetten in een vacuüm om de interstellaire ruimte te simuleren.
Zoals Prof. Tim Schmidt, van het Australian Research Council Centre of Excellence in Exciton Science aan de School of Chemistry van UNSW Sydney en een co-auteur op het papier, uitlegde:
"Door onze laboratoriumresultaten te combineren met waarnemingen van astronomische observatoria, kunnen we de hoeveelheid alifatisch koolstof tussen ons en de sterren meten."
Met magnetische resonantie en spectroscopie konden ze vervolgens bepalen hoe sterk het materiaal licht absorbeerde met een bepaalde infraroodgolflengte. Hieruit ontdekte het team dat er ongeveer 100 vette koolstofatomen zijn voor elke miljoen waterstofatomen, wat neerkomt op ongeveer de helft van de beschikbare koolstof tussen sterren. Ze breidden dat uit tot de hele Melkweg en stelden vast dat er ongeveer 10 miljard biljoen biljoen ton vette materie bestaat.
Om dat in perspectief te plaatsen, dat is genoeg vet om ongeveer 40 biljoen biljoen biljoen pakjes boter te vullen. Maar zoals Schmidt aangaf, is dit vet verre van eetbaar.
"Dit ruimtevet is niet het soort ding dat je op een sneetje toast wilt smeren! Het is vies, waarschijnlijk giftig en komt alleen voor in de omgeving van de interstellaire ruimte (en ons laboratorium). Het is ook intrigerend dat dit soort organisch materiaal - materiaal dat wordt opgenomen in planetaire systemen - zo overvloedig is. "
Vooruitblikkend wil het team nu de overvloed bepalen van het andere type niet-zuivere koolstof, namelijk de mottenbalachtige aromatische moleculen. Ook hier gaat het team de moleculen in een laboratoriumomgeving nabootsen met simulaties. Door de hoeveelheid van elk type koolstof in interstellair stof vast te stellen, zullen ze beperkingen kunnen opleggen over hoeveel van deze elementen beschikbaar is in ons sterrenstelsel.
Dit zal op zijn beurt astronomen in staat stellen om precies te bepalen hoeveel van dit levengevende element beschikbaar is, en zou ook kunnen helpen licht te werpen op hoe en waar het leven kan plaatsvinden!
