Organische moleculen uit de hemelse leegte

Astronomie De ingrediënten voor het ontstaan van leven komen wellicht uit de relatief lege ruimte van de zogeheten Lokale Bel in de Melkweg.

Impressie van interstellaire holtes in de Melkweg met rechts de Lokale Bel met daarin ons zonnestelsel (*).
Impressie van interstellaire holtes in de Melkweg met rechts de Lokale Bel met daarin ons zonnestelsel (*). Illustratie TU Berlin / Michael Schulreich

Momenteel doorkruist onze zon, samen met haar acht planeten en ontelbare aantallen kleiner grut, een leeg stuk ruimte dat de Lokale Bel wordt genoemd. Uit nieuw onderzoek, waarvan de resultaten maandag in Nature Astronomy zijn gepubliceerd, blijkt dat deze leemte behalve ijl, heet waterstofgas ook organische moleculen bevat. Zou dit materiaal een rol kunnen spelen bij het ontstaan van leven?

De Lokale Bel is een honderden lichtjaren grote ‘holte’ in het ijle gas dat de ruimte tussen de sterren van ons Melkwegstelsel vult. Aangenomen wordt dat holtes als deze – er zijn er vele van – het gevolg zijn van supernova-explosies. Reusachtige ontploffingen van massarijke sterren zouden, miljoenen jaren geleden, de hen omringende ruimte nog leger hebben gemaakt dan zij al was. Daar tref je nu tien keer zo weinig atomen aan als elders: gemiddeld maar 0,05 atoom per kubieke centimeter.

Een miljoen graden

De ruimtelijke structuur van deze holte is in de loop van de tijd op allerlei manieren in kaart gebracht. Daarbij is onder meer vastgesteld dat het ijle gas in de Lokale Bel een bron van röntgenstraling is, en daaruit kan worden afgeleid dat het gas een temperatuur van ruwweg een miljoen graden heeft. Voor de atomen en moleculen die doorgaans in de interstellaire ruimte te vinden zijn is deze hitte normaal gesproken funest.

Des te verrassender is het dat bij nieuw onderzoek door een internationaal team onder leiding van Amin Farhang van het Institute for Research in Fundamental Sciences in de Iraanse hoofdstad Teheran nu een sterke aanwijzing is gevonden dat de Lokale Bel organische moleculen bevat. En dat materiaal bevindt zich gewoon binnen in de Bel – niet alleen langs de randen ervan.

Het gas van organische moleculen verraadt zijn bestaan doordat het licht van sterren op bepaalde golflengten absorbeert. Dat alleen is ontoereikend om iets over de ruimtelijke verdeling van het gas te zeggen, behalve dan dat het ergens tussen ons en de onderzochte sterren (waarvan de afstanden dankzij nauwkeurige parallaxmetingen overigens goed bekend zijn) in moet zitten.

Er is allerlei interstellair spul dat ons zonnestelsel binnendringt

Jacco van Loon Astronoom

„We weten dus niet precies waar het gas zich bevindt”, licht teamlid en medeauteur Jacco van Loon, verbonden aan Keele University in Newcastle-under-Lyme (VK), per e-mail toe. „Het gas kan dicht bij de ster zijn, dicht bij ons of ergens daartussenin, en is misschien zelfs verdeeld over meerdere wolkjes. Daarom hebben we gebruik moeten maken van een wiskundig model dat, afhankelijk van de verdeling van het absorberende gas, voorspellingen doet van de verwachte meetresultaten. Door de waarden van het model te variëren, kun je de overeenkomst tussen deze voorspellingen en de werkelijke metingen zo goed mogelijk maken.”

Net als bij eerdere onderzoeken laten de nieuwe resultaten zien dat de Lokale Bel geen gesloten geheel is. „De ontploffingen van de zware sterren die de Lokale Bel hebben gevormd, en het hete gas dat zich erin bevindt, hebben de bel doen ‘barsten’. Hij lijkt nu op een ‘schoorsteen’ waardoor gas de Melkweg uit kan stromen”, aldus Van Loon.

Over de oorsprong van het organische materiaal en over de bestandheid ervan tegen hoge temperaturen is nog veel onzeker. „Mogelijk waren die moleculen er al voordat de sterren ontploften of wellicht hebben de ontwikkelingen in de Lokale Bel ervoor gezorgd dat ze zich konden vormen”, legt Van Loon uit.

Kleine, compacte wolken

„We wisten al dat dergelijk materiaal ook te vinden is op plekken waar veel straling voorkomt, en nu lijkt het er dus op dat het ook hitte kan verdragen. Het is denkbaar dat het materiaal is verdeeld over relatief kleine, compacte wolken waar het niet zo heel heet is. Omdat de Bel is ontstaan door supernova-explosies, kun je verwachten dat hete gaswolken met hoge snelheid in elkaar en langs elkaar heen zijn uitgedijd. Hierbij kunnen instabiliteiten ontstaan die lokale afkoeling veroorzaken.”

Als dit ‘wolkjes-model’ klopt, kan dat intrigerende implicaties hebben. Organische verbindingen hebben een belangrijke rol gespeeld bij het ontstaan van leven op onze planeet en kunnen dat ook elders doen. „Nu blijkt dat we wellicht op dit moment door dit materiaal zoeven, er relatief kort geleden doorheen zijn gesneld of dat over enkele miljoenen jaren zullen doen, kun je je afvragen of er nog steeds van dit materiaal op aarde terechtkomt. Zo ja, dan gebeurt dat zeker ook op kometen, en op Mars bijvoorbeeld, en op de grote Saturnusmaan Titan...”, betoogt Van Loon. „Zou dit het begin kunnen zijn van leven ergens anders in het zonnestelsel?”

Speculatief, inderdaad, geeft Van Loon toe. „We konden er in onze publicatie niet over uitweiden. Maar er is allerlei interstellair spul dat ons zonnestelsel binnendringt. Denk maar aan Oumuamua!”