Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat Geschichte geschrieben, indem es komplexe organische Moleküle (COMs) entdeckte, die im Staub eingefroren waren, der einen jungen Stern in der Großen Magellanschen Wolke (LMC) umgibt, einer Galaxie direkt hinter unserer Milchstraße. Diese Entdeckung ist das erste Mal, dass diese entscheidenden Bestandteile des Lebens in einem Protostern außerhalb unserer galaktischen Nachbarschaft beobachtet wurden.
Die LMC, eine etwa 163.000 Lichtjahre von der Erde entfernte Zwerggalaxie, bietet Astronomen ein einzigartiges kosmisches Labor. Sie ist reich an Gas und Staub, enthält aber im Vergleich zur Milchstraße weniger schwere Elemente. Dieser Unterschied in der Zusammensetzung könnte uns helfen zu verstehen, wie sich die organische Chemie im frühen Universum entwickelte.
Marta Sewiło und ihr Team an der University of Maryland nutzten das leistungsstarke Mittelinfrarotinstrument (MIRI) von JWST, um durch die wirbelnden Wolken rund um den massiven Protostern ST6 zu spähen. In dieser kalten Umgebung wurden Moleküle wie Acetaldehyd, Essigsäure, Ethanol, Methanol und Methylformiat als eisige Beschichtungen auf Staubkörnern identifiziert. Diese COMs sind auf der Erde bekannt; wir nutzen sie in industriellen Prozessen oder begegnen ihnen in Alltagsprodukten wie Essig (Essigsäure) und alkoholischen Getränken (Ethanol und Methanol). Ihre Bedeutung liegt jedoch über ihre terrestrische Verwendung hinaus.
Im kosmischen Maßstab fungieren diese Moleküle als Bausteine für noch komplexere Strukturen – die „zweiten Generation“-Moleküle, die für das Leben, wie wir es kennen, essentiell sind, wie Aminosäuren und RNA-Komponenten. Die Entdeckung dieser Grundzutaten, die in eisigen Hüllen um ST6 eingefroren sind, bietet einen Schnappschuss in die sehr frühen Stadien der Stern- und Planetenentstehung.
Ein Einblick in die frühe Chemie
Diese Entdeckung ist bahnbrechend, da es viel schwieriger ist, COMs in ihrem eisigen Zustand zu entdecken, als sie als Gase zu beobachten. Während COMs in der Gasphase bereits in der Nähe junger Sterne gefunden wurden, liefern ihre gefrorenen Gegenstücke wertvolle Hinweise auf den Fortschritt der Chemie in diesen entstehenden Sternkindergärten.
Bevor sich der Kern eines Protosterns erheblich erwärmt, bewegen sich die Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt, wodurch komplexe Moleküle wie eisige Schichten zu Staubkörnern erstarren. Wenn der Kern heißer wird, sublimiert dieses Eis (es geht direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über) und setzt die COMs frei, damit weitere chemische Reaktionen ablaufen können. Diese Gasphase ermöglicht die Synthese noch komplexerer, lebenswichtiger Moleküle – Propanol, Propanal und möglicherweise Aminosäuren.
Allerdings müssen diese im Bereich von ST6 noch entdeckt werden. Das Vorhandensein gefrorener COMs um diesen Protostern herum bietet einen Einblick in die Ursuppe, in der Sterne entstehen, und weist auf die allmähliche Ansammlung komplexer organischer Moleküle hin, die schließlich zum Leben auf unserem Planeten führten.
Unbeantwortete Fragen: Die Jagd geht weiter
Während das Team mehrere spezifische COMs bestätigte, enthüllte ihre Analyse auch mindestens vierzehn nicht identifizierte Absorptionslinien im Spektrum von ST6 – potenzielle Fingerabdrücke unbekannter Moleküle. Zu diesen Unbekannten gehört Glykolaldehyd, eine wichtige Vorstufe von Ribose, einem wesentlichen Bestandteil der RNA. Obwohl es vielversprechend ist, sind weitere Laborstudien erforderlich, um sein Vorhandensein endgültig zu bestätigen.
„Es ist wahrscheinlich, dass im Eis um ST6 noch mehr COMs vorhanden sind“, betont Sewiło und unterstreicht die enorme Ausdehnung dieses kosmischen Rätsels, das noch erforscht werden muss. „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Laborexperimente.“
Diese bahnbrechende Entdeckung des JWST eröffnet ein neues Kapitel in unserem Verständnis darüber, wie die Bausteine des Lebens inmitten des Chaos der Sterngeburt entstehen. Das LMC mit seiner einzigartigen chemischen Umgebung wird als Ort für die Untersuchung dieser frühen Stadien der organischen Evolution und für die Gewinnung von Einblicken in die Zeitachse der Entstehung von Leben im gesamten Universum noch wichtiger.
