Interstellart stof

Den interstellare asteroide Oumuamua
9 oktober 2017 opdagede astronomer en stor hurtig asteroide, i en meget åben bane. Man kunne hurtigt konkludere at den kom fra det interstellare rum og ville fortsætte ud af solsystemet igen. Den kom fra retningen mod stjernebilledet Lyren, men man vidste ikke hvilken stjerne eller hvor lang tid den har rejst i rummet. Nye analyser publiceret på arxiv.org/abs/1712.04435 viser at hvis den kom fra en anden stjerne, må det have været en dobbeltstjerne for at kunne have sendt den ud af systemet med så stor fart
En mørk sky af kosmisk støv slanger sig hen over dette fantastiske vidvinkelbillede, hvor nyfødte stjerner prøver at oplyse mørket. Den tætte støvsky er området Lupus 3, hvor der dannes nye stjerner også lige nu. Strålende stjerner dannes ud fra tætte klumper af gasarter og støv. Billedet er en mosaik af billeder taget med VLT Survey teleskopet og med MPG/ESO 2,2m teleskopet, og er det hidtil mest detaljerede billede, vi har af området .

Lupus 3 området findes i stjernebilledet Skorpionen (Scorpius) og blot 600 lysår fra os på Jorden. Området er en del af et endnu større kompleks af støvskyer, som kaldes Lupus Clouds. Navnet kommer fra det nærliggende stjernebillede Ulven (Lupus). Skyerne minder om røgskyer, som hvirvler hen over en baggrund af millioner af stjerner, men faktisk er skyerne det, som kaldes en mørk tåge.

Interstellare tåger (nebulae), er store områder med gasarter og støv, som strækker sig over hundredevis af lysår imellem og omkring stjernerne. Mange tåger lyser op i fantastiske farver, fordi der er varme stjerner med kraftig stråling i nærheden, mens de mørke støvtåger skygger for lyset både fra de stjerner, som befinder sig bag ved og længere væk, og dem, som gemmer sig inde i støvet. Støvtågerne kaldes også absorptionståger, fordi de består af tætte, kolde støvmængder, som opsluger og spreder det lys, som prøver at passere igennem tågerne.

De to mest berømte mørke tåger er Kulsækken og Great Rift, som begge er så store, at de kan ses med det blotte øje.

Lupus 3 er noget skæv i faconen; den ligner en slange, som har været ude for et road kill. På billedet her ser man den markant, med tykke mørke bånd i kontrast til de klare blå stjerner i midten. Ligesom i de fleste andre tåger, sker der stjernedannelse i området her. Her skjuler sig både protostjerner og meget unge stjerner, og processer i området kan forårsage, at der dannes tættere klumper i tågen. Tyngdekræfterne i stoffet forårsager, at klumperne bliver varmere, og at trykket stiger. Med tiden er det de klumper, som bliver til protostjerner rundt omkring dybt inde i klumperne.

Det er lige netop det, der er sket for de to klare stjerner i midten af billedet. Tidligere i deres tilværelse blev deres stråling blokeret af det tætte støvlag, så de da kun ville have været synlige i teleskoper med følsomhed i de infrarøde bølgelængder og i radiobølgeområdet. Efterhånden, som stjernerne blev varmere og klarere, fejede deres kraftige stråling omgivelserne fri for rester af gas og støv, så de nu skinner klart ud fra det, som en gang var deres skumle barnekamre.

At forstå stjernedannelsesprocesserne kræver, at man forstår, hvad der sker i disse tåger. Faktisk mener forskerne, at Solen blev dannet i et område, som var meget lig Lupus 3, men for mere end fire milliarder år siden. Lupus 3 er et af de områder med aktiv stjernedannelse, som befinder sig tættest på os, så derfor er den ofte blevet studeret. I 2013 blev MPG/ESO 2,2-metertelskopet på ESOs La Silla Observatorium i Chile brugt til at optage et mindre billede af de samme 'røgskyer' og smukke stjerner.
Skrevet af ESO
Methanol i interstellare tåger
De seneste år, har man erkendt hvor stor en rolle magnetfelter spiller i dannelsen af stjerner, stjernetågers udformning og galaksers udforminig Svenske forskere fra Chalmers Tekniske Högskola i Göteborg, har vist hvordan man kan bruge den simpleste form for alkohol - methanol - til at identificere magnetfelter i de interstellare skyer, og dermed hurtigt kortlægge magnetfelterne og deres indflydelse. Methanol er nemlig ret let almindeligt i stjernetåger, og endda forholdsvist let at identificere og kortlægge. Og da det er stærkt polært, følger det gerne magnetfeltlinierne, så man kan følge magnetfeltlinierne.
Over det meste af himlen har man fundet inerte kolde gasser. Men nogle af disse gasser danner strømme, som med hastigheder op til 100km/s, bevæger sig med markant anderledes hastigheder end "baggrunden".

Indtil for et årti siden vidste man ikke hvad- eller hvor de var. Men man har de seneste år fundet at disse strømme, hører til tæt om Mælkevejen og alle befinder sig indenfor 30.000 lysår fra Mælkevejens skive.

Kilden til gasserne er stadig usikker, men den store hastighedsforskel gør det klart at de er separate objekter fra den øvrige gas.

Én af strømmene kender man dog kilden til da den ender i de Magellanske skyer og derfor ret sikkert er strømme af gasser, som suges ind i Mælkevejen af dens tyngdekraft.
De øvrige strømmes oprindelse er derimod uklar.

Kortlægning af gasstrømmene
International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) har sammen med Effelsberg 100m radioteleskopet, de seneste år kortlagt de kolde gasser i et all-sky survey med en hidtil uhørt opløsning.

For at adskille de hurtigere strømme af gasser, har Dr Tobias Westmeier fra University of Western Australia derfor isoleret de hurtige gasstrømme fra kortlægningen i en ny undersøgelse af dataene.

Dermed har han skabt et nyt langt mere detaljeret kort end noget tidligere, af de hurtige strømme. Og resultatet afslører hidtil ukendte filamenter, grene og klumper i gas-strømmene. "Det er meget spændende at begynde at kunne se al strukturen i disse højhastigheds-skyer" siger Westmeier.

Man ved som sagt at gasserne er lokale omkring Mælkevejen og kender allerede kilden til en af dem - Magellan-strømmen. Mens de øvrige er en kombination af gasser på vej ind i- elle rud af Mælkevejen. Men med de nye data kan man nu også fastlægge deforskellige strømmes oprindelse. Hver strøm har selvfølgelig sin egen historie, men Westheimer siger om fundende:
"Vi er ret sikre på oprindelsen af en af de lange gasstrømme kendt som Magellan strømmen, fordi den ser ud til at være forbundet med de magellaniske skyer. Men resten er oprindelsen ukendt og indtil for omkring et årti siden, var selv afstanden til højhastigheds-skyerne et mysterium.” sagde dr. Westmeier.
"Vi ved nu, at skyerne ligger meget tæt på Mælkevejen, inden for omkring 30.000 lysår af disken,"
"Det betyder, at det sandsynligvis enten er gas, der falder ind i Mælkevejen eller udstrømninger fra den; Stjernedannelser og supernova-eksplosioner, kan fx skubbe gasser ud af- og højt over disken."

Undersøgelsen er bla. offentliggjort her og publiceret her
Jagten på molekyler, som kan afsløre liv udenfor Jorden har været i gang i lang tid. Freon-40, som er et organohalogen er nu fundet i gasform både omkring en babystjerne og ved en komet. Opdagelsen er gjort dels med ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) og dels med ESAs Rosetta rumsonde. Her på Jorden dannes organohalogener ved livsprocesser, og det er første gang, en af dem er fundet i rummet. Opdagelsen tyder på, at organohalogener måske ikke er helt så gode markører for liv, som forskerne havde håbet på, men til gengæld er de måske til stede i betydelige mængder under planetdannelse. Den nye opdagelse offentliggøres idag i tidsskriftet Nature Astronomy.


Et internationalt forskerhold med stærk dansk deltagelse har fundet svage spor af den kemiske forbindelse Freon-40 (CH3Cl), også kendt som methylklorid og klormethan i området omkring babystjernen IRAS 16293-2422, som befinder sig omkring 400 lysår fra os og desuden ved den berømte komet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) i vores eget Solsystem. Opdagelsen er sket i data, som er indhøstet med ALMA i Chile, og med instrumentet ROSINA ombord på ESAs Rosetta rumsonde. Observationen med ALMA er den første, hvor der er fundet stabile organohalogener i det interstellare rum.

Organohalogener består af halogener som for eksempel klor og flour, bundet til kulstof og somme tider til andre grundstoffer. Her på Jorden dannes disse stoffer ved specielle biologiske processer - i organismer lige fra mennesker til svampe - og desuden ved industriprocesser, hvor der for eksempel produceres farvestoffer og medicin.

Man kan godt se den nye opdagelse som lidt af en skuffelse, for her ser man Freon-40 steder, hvor der næppe endnu er opstået liv. Tidligere har forskerne ment, at denne type molekyler måske kunne være et tydeligt tegn på liv - bioindikatorer.

"Det var en overraskelse at finde organohalogenet Freon-40 i nærheden af disse unge sollignende stjerner," siger Edith Fayolle, som arbejder ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Massachusetts i USA. Hun er hovedforfatter på artiklen. "Vi har simpelthen ikke forudset, at det kunne dannes her, og vi blev overraskede over at finde det i så forholdsvis store koncentrationer. Det er nu helt klart, at disse molekyler har let ved at dannes i babystjernernes barnekamre, og det har givet os ny indsigt i, hvordan planetsystemer udvikler sig - også vores eget."

Jagten på exoplaneter er ikke længere blot rette imod at finde disse nye planeter -— for tiden kender vi mere end 3000, og nye kommer til hele tiden - Nu er forskerne godt igang med at se efter de kemiske markører, som kan være tegn på tilstedeværelsen af liv derude. Her er det helt afgørende at finde ud af, hvilke molekyler, som er karakteristiske for livet, men det er ikke helt let at finde biomarkører, som man fuldt ud kan stole på.

"ALMAs opdagelse af organohalogener i det interstellare stof fortæller os også noget om, hvordan den organiske kemi er begyndt på planeterne. Og organisk kemi er et nødvendigt trin i udviklingen hen imod liv," tilføjer Karin Öberg, som er medforfatter på den nye artikel. "Ud fra det, som vi nu har fundet ud af, er det sandsynligt, at organohalogener vil være en del af den såkaldte 'ursuppe'; både som den var på den unge jordklode i sin tid, og som den vil være på nydannede klippeplaneter omkring andre stjerner."

Det antyder så på den anden side, at astronomerne måske indtil nu har haft fat i den forkerte ende: istedet for at tyde på tilstedeværelsen af allerede opstået liv, er organohalogenerne måske en vigtigt del af de kemiske betingelser, som vi ikke forstår så meget af, men som er selve oprindelsen til livet.

Jes Jørgensen fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet tilføjer: "Resultatet her viser, hvor stærkt et værktøj ALMA er til at finde molekyler, som har astrobiologisk interesse, omkring unge stjerner hvor planeter dannes. Vi har tidligere fundet de kemiske forstadier til sukkerstoffer og aminosyrer omkring unge stjerner med ALMA. Det, at vi nu også har fundet Freon-40 i gassen omkring komet 67P/C-G knytter den før-biologiske kemi ved de fjerne protostjerner og vores eget Solsystem endnu tættere sammen." Jes Jørgensen, som er leder af ALMA "PILS"-programmet, og medforfatter på artiklen sammen med en række af hans nuværende og tidligere post docs og Ph.D. studerende fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet, fortsætter: "Vi fejrer i år at det er 50 år siden at Danmark indtrådte i det Europæiske Sydobservatorium (ESO). Resultaterne her er et glimrende eksempel på, hvad vi som danske astronomer får ud af det medlemskab med adgang til banebrydende faciliteter som ALMA. På den måde kan vi være med helt fremme og markere os internationalt."

Astronomerne i forskerholdet sammenlignede også de forholdsvise mængder af Freon-40 med forskellige klorisotoper dels i stjernesystemet og dels ved kometer - og forholdstallene er ens. Det er til støtte for den ide, at et ungt planetsystem kan 'arve' den kemiske sammensætning fra den sky af stoffer, som oprindeligt har dannet moderstjernen, og det åbner så videre for muligheden af, at organohalogener kan dumpe ned på nydannede planeter under dannelsen eller senere ved kometnedslag.

"Resultatet her viser, at vi stadig har meget at lære om dannelsen af organohalogener," slutter Fayolle. "Nu vil vi lede videre efter organohalogener ved andre babystjerner og ved kometerne for at finde nogle flere af svarene.