Ruud Visser Postdoc, Sterrewacht Leiden 19 november 2010
INDELING Introductie Kringloop van elementen Chemische processen Hoe zou leven ontstaan kunnen zijn? Hoe detecteren we moleculen?
INDELING Introductie Kringloop van elementen Chemische processen Hoe zou leven ontstaan kunnen zijn? Hoe detecteren we moleculen?
SCHEIKUNDE Stoffen reageren met elkaar en worden iets anders Aardgas + zuurstof kooldioxide + water CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O
Periodiek systeem der elementen Combinaties van elementen geven chemische verbindingen = moleculen CH 4, O 2, CO 2, H 2 O,
Elementen in de ruimte
INDELING Introductie Kringloop van elementen Chemische processen Hoe zou leven ontstaan kunnen zijn? Hoe detecteren we moleculen?
KRINGLOOP VAN ELEMENTEN Wolken van gas en stof De dood van een oude ster Stervorming Recycling van gas en stof Een nieuw zonnestelsel
KRINGLOOP VAN ELEMENTEN Wolken van gas en stof De dood van een oude ster Stervorming Recycling van gas en stof Een nieuw zonnestelsel
INTERSTELLAIRE WOLKEN Foto: Serge Brunier
B68 Foto: FORS1/ESO
PAARDENHOOFDNEVEL Foto: CFHT/Coelum
DONKERE WOLKEN 99 massa% gas 1 massa% stof ( zand ) Temperatuur: -263 C (10 K) Dichtheid: ~10.000 deeltjes per kubieke cm (ten opzichte van 30.000.000.000.000. 000.000 op aarde) Unieke omgeving voor reacties
TIJDSCHALEN Botstijd deeltjes: ± 1 maand Reactietijd: ± 100.000 jaar Stervorming: ± 1.000.000 jaar Levensduur wolk: ± 10.000.000 jaar Levensduur ster: ± 10.000.000.000 jaar
KRINGLOOP VAN ELEMENTEN Wolken van gas en stof De dood van een oude ster Stervorming Recycling van gas en stof Een nieuw zonnestelsel
Animatie: G. Bacon/STScI
VAN KERN NAAR STER Dichtheid Temperatuur Diameter Wolkenkern Protoster 10 5 cm -3 / 4 biljardste atm 10 23 cm -3 / 4000 atm 10 K / -263 C 1 miljoen K / C 10.000 AU / 2 biljoen km 0,01 AU / 2 miljoen km (afstand Aarde-Zon is 1 AU / 150 miljoen km) Dichtheid: 1.000.000.000.000.000.000 hoger
DE STER IS GEVORMD... EN NU? Straalstroom Restant wolk Circumstellaire schijf Accretiestromen Afbeelding: R. Hurt/NASA
VERSCHILLENDE OMSTANDIGHEDEN Randen: warm tot heet lage dichtheid veel straling Binnenin: koud hoge dichtheid weinig straling Binnenin ontstaan grotere moleculen
KRINGLOOP VAN ELEMENTEN Wolken van gas en stof De dood van een oude ster Stervorming Recycling van gas en stof Een nieuw zonnestelsel
Sterrendood H O S e - Het interstellair medium wordt verrijkt met zwaardere elementen
INDELING Introductie Kringloop van elementen Chemische processen Hoe zou leven ontstaan kunnen zijn? Hoe detecteren we moleculen?
MOLECULEN IN DE RUIMTE (1) Al meer dan 150 verschillende moleculen gevonden in de ruimte Heel gewone moleculen: CO (koolmonoxide) CO 2 (kooldioxide) H 2 O (water) NH 3 (ammonia) CH 3 OH (methanol) CH 3 CH 2 OH (ethanol)
<1%
MOLECULEN IN DE RUIMTE (1) Al meer dan 150 verschillende moleculen gevonden in de ruimte Heel gewone moleculen: CO, CO 2, H 2 O, NH 3, CH 3 OH, CH 2 OH, Exotische moleculen: HCO +, N 2 H +, HCCCCCCCN, Soms moeilijk na te maken in het lab!
2 3 4 5 6 7 8 9+ H 2 AlF AlCl C 2 CH CH + CN CO CO + CP CSi HCl KCl NH NO NS NaCl OH MOLECULEN IN DE RUIMTE (2) PN SO SO + SiN SiO SiS CS HF C 3 C 2 H C 2 O C 2 S CH 2 HCN HCO HCO + HCS + HOC + H 2 O H 2 S HNC HNO MgCN MgNC N 2 H + N 2 O NaCN OCS SO 2 c-sic 2 CO 2 NH 2 H 3 + c-c 3 H l-c 3 H C 3 N C 3 O C 3 S C 2 H 2 CH2D + HCCN HCNH + HNCO HNCS HOCO + H 2 CO H 2 CN H 2 CS H 3 O + NH 3 SiC 3 C 5 C 4 H C 4 Si l-c 3 H 2 c-c 3 H 2 CH 2 CN CH 4 HC 3 N HC 2 NC HCOOH H 2 CHN H 2 C 2 O H 2 NCN HNC 3 SiH 4 H 2 COH + C 5 H l-h 2 C 4 C 2 H 4 CH 3 CN CH 3 NC CH 3 OH CH 3 SH HC 3 NH + HC 2 CHO NH 2 CHO C 5 N C 6 H CH 2 CHCN CH 3 C 2 H HC 5 N HCOCH 3 NH 2 CH 3 c-c 2 H 4 O CH 2 CHOH CH 3 C 3 N HCOOCH 3 CH 3 COOH? C 7 H H 2 C 6 CH 2 OHCHO CH 3 C 4 H CH 3 CH 2 CN (CH 3 ) 2 O CH 3 CH 2 OH HC 7 N C 8 H CH 3 C 5 N (CH 3 ) 2 CO NH 2 CH 2 COOH? HC 9 N HC 11 N
Complexe organische moleculen Gedetecteerd (Nog) niet gedetecteerd Azijnzuur Dimethylether Glycine Pyrine Ethanol Suiker Methylcyanide Methylformaat Pyrimidine Caffeine Benzeen Ethylcyanide Gebaseerd op Ehrenfreund 2003
POLYCYCLISCHE AROMATISCHE KOOLWATERSTOFFEN PAHN: PAHs met N
BUCKMINSTERFULLEREEN (C 60 ) C 60+ gedetecteerd in de ruimte?
INDELING Introductie: de eerste moleculen Kringloop van elementen Chemische processen Hoe zou leven ontstaan kunnen zijn? Hoe detecteren we moleculen?
UREY-MILLER-EXPERIMENT (1953) Origineel experiment: water, waterstof, methaan en ammonia met vonken (bliksem) Veel organische moleculen Echter, atmosfeer van de jonge Aarde was vooral koolmonoxide en stikstof, met klein beetje waterstof en zwavelhoudende gassen Veel minder organische moleculen
VULKANISME Vulkanische activiteit op jonge Aarde zou organisch materiaal geproduceerd kunnen hebben
Leven uit de ruimte? Komeet Hale-Bopp
ORGANISCH MATERIAAL IN METEORIETEN Aminozuren Suikers Glycerol Water Kunnen deze een komeetinslag overleven?
KOMEETINSLAGEN OP JONGE PLANETEN Kometen bestaan voor een groot deel uit organisch materiaal In de jonge dagen (100 miljoen jaar) van de Aarde waren er veel inslagen De jonge Aarde was heel heet maar in latere tijden kunnen enkele kometen hebben overleefd
INDELING Introductie: de eerste moleculen Kringloop van elementen Chemische processen Hoe zou leven ontstaan kunnen zijn? Hoe detecteren we moleculen?
Hoe zien we moleculen? Röntgen UV zichtbaar IR radio vibraties rotaties
VAN ZICHTBAAR NAAR IR
Zonnespectrum (Fraunhofer-lijnen) calcium, ijzer waterstof ijzer, magnesium natrium 400 500 600 nm
MOLECULAIRE VINGERAFDRUKKEN
methanol