Det kosmiska stoftet är viktigt för bildandet av molekyler

 

Bild https://www.spektrum.de/news open space

Ett internationellt team med bland annat forskare från Heriot-Watt, Friedrich Schiller University i Jena i Tyskland och University of Virginia beskrivit att damm av mineral fungerar som en katalysator till att enkla föreningar kombineras till mer komplexa, potentiellt livsbildande molekyler även i rymdens extrema kyla. Studien om fenomenet har publicerats i The Astrophysical Journal 

I studien beskrivs att Ytreaktioner mellan koldioxid och ammoniak vilka båda är vanliga i rymden endast sker effektivt då damm är närvarande.

Dessa reaktioner bildar ammoniumkarbamat en förening som misstänks vara en kemisk föregångare till urea och andra livsviktiga molekyler.

Professor Martin McCoustra, astrokemist från Heriot-Watts School of Engineering and Physical Sciences, påtalar: "Damm är inte bara en passiv bakgrundsingrediens i rymden.

"Den ger ytor där molekyler kan mötas, reagera och bilda mer komplex materia.

"I vissa delar av rymden är denna dammpåverkan en förutsättning för att skapa livets molekylära byggstenar.

"Vi vet numera att ytreaktioner sker effektivt och snabbare med damm närvarande än där detta inte finns."

I Dr Alexey Potapovs laboratorium i Jena utgjorde dammiga smörgåsar av tunna lager av koldioxid och ammoniak, separerade av ett lager av porösa silikatkorn som producerats vid laseravdunstning, en realistisk ersättning för kosmiskt stoft.

När proverna som hade en teperatur av –260°C (liknande den i interstellära moln) värmdes upp till cirka –190°C (förhållanden som förekommer när dessa moln utvecklas till protoplanetära skivor), spred sig molekylerna genom dammskiktet och reagerade till att bilda ammoniumkarbamat.

Utan dammlagret reagerade de iskalla molekylerna inte lika bra.

Teamet identifierade detta som ett exempel på syra-bas-katalys som involverar överföring av protoner och det är första gången sådan kemi observerats under simulerade rymdförhållanden.

Dr Alexey Potapov sade: "Resultaten tyder på att dammkorn spelar en mycket mer aktiv roll i astrokemi än man tidigare trott.

"Genom att flyta genom interstellära moln och protoplanetära skivor kan dessa partiklar utgöra mikromiljöer där molekyler möts och utvecklas till mer komplexa former.

Professor McCoustra tillade: "Vi har visat att damm kan främja den kemi som krävs för att bygga mer komplexa organiska ämnen, även vid extremt låga temperaturer.

"Det här kan vara hur naturen övervinner rummets hårdhet för att starta kemin som slutligen leder till liv."

Forskarna planerar att undersöka om andra molekyler kan bildas på samma sätt, och om denna dammdrivna kemi sker idag i protoplanetära skivor. Skivorna där nya planeter blir till.

Stora fria planeter bortom solsystem kan bilda egna planetsystem

 

Bild https://news.st-andrews.ac.uk/ AI-genererad bild av ett ungt fritt svävande objekt med planetmassa omgivet av en dammig skiva

Ny forskning har publicerats vid University of St Andrews som beskriver att stora fritt flytande planeter utanför stjärnor därute har potential att bilda egna miniatyrplanetsystem.

Studien baserades på insamlad data från James Webb Space Telescope  för att se på unga isolerade objekt med massor som är 5-10 gånger större än Jupiter och som flyter därute oberoende av en sol. Dessa objekt är jämförbara med jätteplaneter i sina egenskaper, men till skillnad från jätteplaneter ligger de inte i omloppsbana runt en stjärna. Istället svävar de fritt i rymden.

Fritt flytande planeter är svåra att hitta och observera då de är mycket ljussvaga och strålar mestadels i infrarött ljus. Till skillnad från stjärnor ackumulerar de inte tillräckligt med massa för att starta några fusionsreaktioner i sina kärnor. I teorin är det också möjligt att några av dem bildats på ett sätt som är jämförbart med planeter som bildats i en protoplanetär skiva runt en stjärna och senare kastas ut därifrån. Det låter troligt enligt mig att flertalet fria planeter kanske alla bildats så.

 Forskare från School of Physics and Astronomy tillsammans med medförfattare från USA, Italien, Irland, England och Portugal, observerade 8 objekt av detta slag alla mycket unga för att lära sig mer om dem.  De använde två instrument ombord på James Webb Space Telescope som är utrustat med extremt känsliga infraröda instrument. Detaljerade spektroskopiska observationer av dessa objekt med spektral täckning och känslighet gjordes. Undersökningen gjordes mellan  augusti-oktober 2024.

Objekten har massor som är ungefär lika med Jupiter. Sex av dem har överskott av strålning i infrarött ljus orsakat av varmt damm i sin närhet. Detta är det karakteristiska tecknet på att det finns protoplanetära skivor omkring dem, platser där planetbildning kan ske.

Observationerna visar också emissioner från silikatkorn i skivorna, med tydliga tecken på stofttillväxt och kristallisering. Detta är de typiskt första stegen i bildandet av stenplaneter. Silikatemission har hittats i stjärnor och bruna dvärgar tidigare, men detta är den första upptäckten i en protoplanetär skiva omkring en planet

– Sammantaget visar dessa studier att objekt med massor som är jämförbara med jätteplaneters har potential att bilda sina egna miniatyrplanetsystem. Dessa system kan vara som solsystem men i mindre skala och utan en sol. Huruvida sådana system faktiskt existerar färdigutvecklade återstår att se.

– Upptäckterna visar att byggstenarna för att bilda planeter kan hittas även runt objekt som knappt är större än Jupiter och som driver ensamma i rymden. Det betyder att bildandet av planetsystem inte är exklusivt för stjärnor, utan också kan fungera runt ensamma stjärnlösa världar. Nu ska det bara bevisas eller förfalskas om teorin stämmer att planeter bildas här..