Webb wirft Licht auf das frühe Wachstum interstellaren Staubes
In einer bahnbrechenden Studie hat das James Webb Weltraumteleskop (JWST) die frühen Stadien des Wachstums von Staubkörnern in der dichten Molekülwolke Chamaeleon I beobachtet. Diese kalten Staubkörnchen sammeln schon früh im Prozess der Sternentstehung auf ihrer Oberfläche Moleküle an, bereits vor der protostellaren Phase. Dies stellt bisherige Annahmen darüber, wo und wann das Kornwachstum stattfindet, in Frage. Dies wirft nicht nur ein Licht auf die Details der Entwicklung der Staubkörner vor der Geburt von Sternen und Planeten, sondern stellt auch eine Herausforderung für die Bestimmung der chemischen Häufigkeit dar, da sich diese Entwicklung auf die beobachteten Profile auswirkt.
Wenn interstellare Staubkörnchen wachsen, wirkt sich dies substanziell auf ihre Wechselwirkung mit Licht aus. Insbesondere streuen sie dann das Licht in erheblichem Maße und selektiv nach Wellenlängen. Die große Bandbreite an Wellenlängen, die das JWST analysiert, macht es zu einem unverzichtbaren Instrument, um diese Veränderungen in den Spektren aufzuspüren. So können Astronomen die Größe der Körnchen im Bereich von wenigen Mikrometern bestimmen.
"Es ist eine Herausforderung, diese verzerrten Eisprofile im Infraroten zu interpretieren, die von Webb in solch dichten Wolkenregionen beobachtet werden. Dies erfordert eine komplizierte Kombination aus Laborexperimenten und mathematischer Modellierung. Das Ergebnis sind jedoch beispiellose Einblicke in die Verteilung der Korngröße", sagt der Astronom Emmanuel Dartois vom Institut für Molekularwissenschaften in Orsay, Frankreich, der als Mitglied des internationalen "Ice Age"-Teams die jetzt veröffentlichte Webb-Studie geleitet hat.
Diese Streuung verändert die spektroskopischen Profile im Infrarotbereich und macht sie zu spezifischen Indikatoren für die Veränderung der Korngröße. Insbesondere wurde die Extinktion des Lichts von Sternen hinter der dichten Chamaeleon-Wolke beobachtet, und eine detaillierte Analyse dieser Profile bestätigte, dass die eisigen Körnchen Größen von Mikrometern erreichen.
"Dank der herausragenden Empfindlichkeit von JWST können wir endlich detaillierte Informationen bekommen über die Staubkörner in interstellaren Wolken, in denen Sterne und Planeten entstehen", sagt Paola Caselli, Mitautorin und Leiterin des Zentrums für Astrochemische Studien am MPE. "Mit diesen neuen Daten und der Synergie zwischen Experimentatoren und Theoretikern können wir die Größe der Staubkörnchen, den Bausteinen von Planeten, genau eingrenzen. Diese Staubkörnchen enthalten nicht nur Material, das sich zu größeren Brocken verdichtet, sondern auch flüchtige Stoffe wie Wasser und organische Moleküle, die Bausteine präbiotischer Moleküle, die möglicherweise die ersten Schritte zum Leben darstellen.
Wir widmen diesen Artikel dem Andenken an Professor Harold Linnartz, unseren lieben Freund und Kollegen, den das gesamte Ice Age-Team schmerzlich vermissen wird.
