Väteperoxid upptäckt i rymden

Forskare från bland annat Onsala rymdobservatorium och Chalmers har upptäckt molekyler av väteperoxid (H₂O₂) i rymden. Upptäckten ger ledtrådar till kemin hos två livsviktiga molekyler: vatten och syre.

På jorden spelar väteperoxid en nyckelroll i vatten- och ozonkemi i vår planets atmosfär. Den är även känd för att användas som desinfektionsmedel eller för att bleka håret. Upptäckten gjordes med teleskopet APEX i norra Chile. APEX är ett samarbete mellan Onsala rymdobservatorium, Max-Planck-Institutet för radioastronomi, och Europeiska sydobservatoriet (ESO).

Ett internationellt team av astronomer gjorde upptäckten med teleskopet APEX (Atacama Pathfinder Experiment) som ligger 5000 meter över havet på Chajnantorplatån i de chilenska Anderna. De observerade ett område i vår galax som ligger nära stjärnan Rho i stjärnbilden Ormbäraren (Rho Ophiuchi), cirka 400 ljusår bort. Området innehåller mycket kalla (kring 250 minusgrader) och täta moln av gas och kosmisk stoft där nya stjärnor håller på att födas. Molnen består till största del av vätgas, men innehåller spår av andra ämnen som gör dem till ett hett byte för astronomer som jagar molekyler i rymden. Teleskop som APEX, som observerar ljus med våglängd kring en millimeter, är väl lämpade för att kunna registrera signaler från dessa molekyler. 

Teamet har nu kunnat upptäcka ljus med väteperoxidens karaktäristiska fingeravtryck och som avges av just molnen kring Rho Ophiuchi. 

Per Bergman, astronom vid Onsala rymdobservatorium och Chalmers tekniska högskola, är huvudförfattare till artikeln som publicerats i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

– Det var riktigt spännande att upptäcka väteperoxidens fingeravtryck med APEX. Från experiment i laboratorier visste vi vid vilka våglängder vi skulle leta, men det går bara en väteperoxidmolekyl på tio miljarder vätemolekyler i molnet. Därför behövdes mycket omsorgsfulla observationer för att lyckas, förklarar han.

Väteperoxid (H₂O₂) är en mycket viktig molekyl både för astronomer och kemister. Bildandet av den är tätt sammanbundet med två andra välkända och livsviktiga molekyler, syre och vatten. Eftersom mycket av det vatten som finns på vår planet tros ha bildats i rymden så är forskarna angelägna om att förstå hur det bildas.

Man tror att väteperoxid bildas i rymden på ytan av kosmiska stoftkorn – mycket små partiklar som liknar sandkorn eller aska – när väte (H) slås ihop med en syremolekyl (O₂). En reaktion till mellan väteperoxiden och mer väte är ett sätt att bilda vatten (H₂O). Den här nya detektionen av väteperoxid kommer därför hjälpa astronomerna att förstå hur vatten bildas i universum bättre.

Bérengère Parise är chef för Emmy Noether-forskningsgruppen för stjärnbildning och astrokemi vid Max-Planckinstitutet för radioastronomi i Tyskland och är medförfattare till artikeln.

– Vi förstår fortfarande inte hur några av de viktigaste molekylerna på jorden bildas i rymden. Vår upptäckt av våteperoxid med APEX verkar berätta för oss att kosmiskt stoft är den saknade ingrediensen i processen, säger hon.

Den nya upptäckten av väteperoxid kanske också kan hjälpa astronomerna att lösa ett annat interstellärt mysterium, nämligen varför syremolekyler är så svåra att hitta i rymden. Det var inte förrän år 2007 som syremolekyler först upptäcktes i rymden av rymdteleskopet Odin. 

För att kunna reda ut just hur de här molekylernas ursprung är sammanflätade krävs det mer observationer av Rho Ophiuchi och andra stjärnbildande moln med framtida teleskop såsom ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Men även hjälp från kemister i laboratorier på jorden kommer att behövas..

APEX är ett radioteleskop med 12 m diameter avsett för mycket höga frekvenser. Teleskopet drivs är ett samarbetsprojekt mellan Max-Planckinstitutet för radioastronomi (MPIfR), Onsala rymdobservatorium (OSO) och ESO. Teleskopet drivs av ESO.

Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Om forskarteamet:

Forskarteamet består av Per Bergman (Onsala rymdobservatorium, Chalmers tekniska högskola, Onsala, Sverige), B. Parise (Max-Planck-institutet för radioastronomi, Bonn, Tyskland), René Liseau (Chalmers tekniska högskola, Onsala, Sverige), Bengt Larsson (Stockholms universitet, Sverige), Hans Olofsson (Onsala rymdobservatorium, Chalmers tekniska högskola), K. M. Menten (Max-Planck-institutet för radioastronomi) och R. Güsten (Max-Planck-institutet för radioastronomi).

Om Onsala rymdobservatorium:

Onsala rymdobservatorium är Sveriges nationella anläggning för radioastronomi. Observatoriet förser forskare med utrustning för studier av jorden och resten av universum. Man driver två radioteleskop i Onsala, 45 km söder om Göteborg, och medverkar i flera internationella projekt. Institutionen för rymd- och geovetenskap på Chalmers tekniska högskola är värd för observatoriet. Verksamheten drivs på uppdrag av Vetenskapsrådet.

Om Europeiska sydobservatoriet:

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder, bland dem Sverige.

Kontakter:

Robert Cumming, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, kontaktperson för ESO:s utåtriktade verksamhet i Sverige, 031-772 55 00, 070-493 31 14, robert.cumming@chalmers.se

Per Bergman, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, 031-772 55 00, 070-239 17 41, per.bergman@chalmers.se

Om bilden (finns att ladda ner här):

http://www.eso.org/public/images/eso1123a/

Bild: ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard)

Området kring stjärnan Rho i stjärnbilden Ormbäraren, där väteperoxid har upptäckts i rymden

Det färgrika området runt stjärnan Rho i stjärnbilden Ormbäraren (Rho Ophiuchi), 400 ljusår från jorden. Området innehåller även mycket kalla (ca 250 minusgrader) moln av gas och stoft i vilket nya stjärnor håller på att bildas. Molnen består till största del av vätgas, men innehåller spår av andra ämnen som gör dem till ett hett byte för astronomer som jagar molekyler i rymden.  Astronomer som använde teleskopet APEX för att observera det här området upptäckte för första gången i rymden molekyler av väteperoxid. Stället där upptäckten gjordes är markerad med en röd cirkel.

Området är även populärt med amatörastronomer. Rho Ophiuchi är den ljusa stjärnan nästan längst upp på bilden. Den ljusa gulaktiga stjärnan nedan till vänster är Antares, en av himlavalvets mest ljusstarka stjärnor. Nedan och till höger om Antares syns den täta stjärnhopen Messier 4.

Denna bild togs från Paranalobservatoriet i Chile med ett mindre teleskop som en del av ESO:s projekt Gigagalaxy Zoom. Bilder samlades i tre olika filter som sedan kombinerades.