Universiteit Leiden

nl en

Voetbalmolecuul verklaart 100 jaar oud sterrenkundig probleem

Precies een eeuw geleden namen astronomen de eerste twee diffuse interstellaire banden (DIBs) in de ruimte waar. Bij een DIB ontbreekt een kleur licht in de straling van sterren achter een interstellaire wolk. Hoewel er inmiddels zo’n 500 DIBs bekend zijn, bleven ze tot voor kort onverklaarbaar. Een internationaal team van astronomen heeft nu met behulp van de Hubble Space Telescoop bewezen dat een paar van deze DIBs worden veroorzaakt door C60+, een molecuul in de vorm van een voetbal.

Absorberende voetbal

Wanneer je op aarde naar het licht kijkt van sterren die zich achter lichtjaren grote interstellaire wolken bevinden, zie je ze meteen: de diffuse interstellaire banden. ‘Iets’ in die wolken absorbeert licht bij een groot aantal verschillende kleuren, van het ultraviolette tot het nabije infrarode deel van het spectrum. Soms zwak, soms sterk. Het doet er niet toe in welke richting je met je telescoop kijkt; DIBs lijken overal te zitten. ‘Maar de oorzaak van deze banden bleef een groot raadsel’, aldus Martin Cordiner (NASA Goddard). Cordiner is de hoofdonderzoeker van het Hubble Space Telescoop Project dat kort geleden alle twijfel wegnam en bewees dat C60+ een DIB carrier is, oftewel: verantwoordelijk voor enkele van de DIB-signalen. C60+ is het ion van een molecuul dat bestaat uit 60 koolstofatomen, die precies de vorm aannemen van een voetbal.

Exotische structuren

In Nederland zijn Harold Linnartz  (Sterrewacht Leiden), Pascale Ehrenfreund (Sterrewacht Leiden/DLR) en Bernard Foing (ESTEC) bij het onderzoek betrokken. Halverwege de jaren negentig verdachten Ehrenfreund en Foing C60+ al als een mogelijke DIB carrier, maar er was onvoldoende laboratoriumdata om dit te bewijzen. ‘In het lab proberen we moleculen te maken die in de ruimte verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor een DIB’, legt Linnartz uit. ‘Omdat de condities daar zo anders zijn als op aarde, moeten we die moleculen ter plekke maken. Het betreft ionen, radicalen en andere exotische chemische structuren, die in de ruimte wel en op aarde niet overleven.’ Van de geproduceerde moleculen meten de onderzoekers de spectra. Deze spectra vergelijken ze vervolgens met de gemeten DIB-signalen.

Zwakke banden

‘In 2015 en 2016 leverden laboratoria in Basel en Innsbruck de eerste bruikbare C60+ spectra,’ vertelt Linnartz. ‘Van de vijf gevonden banden bleken twee sterke banden precies overeen te stemmen met de data uit de ruimte. De zwakkere banden konden ze destijds niet zonder twijfel toekennen. Dit is ons nu wel gelukt.’

De onderzoekers maakten hiervoor gebruik van de Hubble Space Telescoop. C60+ absorbeert licht in een golflengtebereik waar ook water veel licht absorbeert. Het waarnemen met een telescoop vanaf de aarde levert dus moeilijk interpreteerbare data, omdat water in onze atmosfeer het signaal verstoort. ‘Een ander astronomisch team claimde eerder dat je ook de zwakkere banden in de door water verstoorde data kon zien, maar die claims werden niet door andere astronomen bevestigd’, aldus Cordiner. ‘Maar door boven de aardatmosfeer te meten, kun je dat probleem omzeilen.’ Daarvoor waren wel een aantal trucs nodig, want met 27 jaar is de Hubble Space Telescoop al een oude dame die niet alles (meer) kan. In een publicatie die 22 april verscheen in het Astrophysical Journal beschrijven de wetenschappers hun nieuwe detectiemethode, waarmee nu ook de zwakkere banden zijn toegewezen.

Nieuwe missie

Linnartz: ‘Dat is heel mooi, want voor een eerste keer weten we nu zeker welk molecuul bijdraagt aan het DIB-spectrum.’ Maar dat antwoord is volgens hem ook verwarrend. ‘In de wolken die we onderzoeken, is erg veel straling. Daarom zijn we er altijd vanuit gegaan dat grote complexe moleculen, zoals C60, daar niet voorkomen. Sterker nog, tot voor kort was het grootste bekendste molecuul in dit soort wolken C3, dat maar liefst 20 keer kleiner is. Het is nu zaak om te achterhalen welke exotische chemische processen in deze wolken plaatsvinden.’ Linnartz legt uit waarom dat belangrijk is: ‘Enerzijds om te ontrafelen welke vreemde moleculen de dragers van de andere DIBs zijn, maar ook omdat het materiaal waaruit deze wolken zijn opgebouwd uiteindelijk de bouwstenen levert van nieuwe sterren en planeten, zoals onze aarde.’

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie