Kök är där vi skapar. Från smulkakor till majs på kolven, det händer här. Om du är som mig har du ibland lämnat en kalkon för länge i ugnen eller förkolat den grillade kycklingen. När kött bränns är bland de dofter som informerar din näsa om de dåliga nyheterna platta molekyler bestående av kolatomer arrangerade i ett bikakemönster som heter PAH polycykliska aromatiska kolväten.
PAH: er utgör cirka 10% av kolet i universum och finns inte bara i ditt kök utan också i yttre rymden, där de upptäcktes 1998. Till och med kometer och meteoriter innehåller PAH. Från illustrationen kan du se att de består av flera till många sammankopplade ringar av kolatomer arrangerade på olika sätt för att skapa olika föreningar. Ju fler ringar, desto mer komplex är molekylen, men det underliggande mönstret är detsamma för alla.
Allt liv på jorden är baserat på kol. En snabb titt på människokroppen avslöjar att 18,5% av den är gjord av det elementet ensam. Varför är kol så viktigt? Eftersom den kan binda till sig själv och en mängd andra atomer på olika sätt att skapa en massa komplexa molekyler som gör att levande organismer kan utföra många funktioner. Kolhaltiga PAH: er kan till och med ha varit involverade i utvecklingen av livet eftersom de finns i många former med potentiellt många funktioner. En av dem kan ha varit uppmuntra bildandet av RNA (partner till DNA-livsmolekylen).
I den fortsatta strävan att lära sig hur enkla kolmolekyler utvecklas till mer komplexa och vilken roll dessa föreningar kan spela i livets ursprung, har ett internationellt forskargrupp fokuserat NASA: s Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) och andra observatorier på PAH som finns i det färgglada Iris Nebula i den norra konstellationen Cepheus the King.
Bavo Croiset från Leiden University i Nederländerna och teamet bestämde att när PAH: er i nebulågan drabbas av ultraviolett strålning från dess centrala stjärna, utvecklas de till större, mer komplexa molekyler. Forskare antar att tillväxten av komplexa organiska molekyler som PAH är ett av stegen som leder till livets uppkomst.
Stark UV-ljus från en nyfödd massiv stjärna som den som sätter Iris Nebula aglow skulle tendera att bryta ner stora organiska molekyler till mindre, snarare än att bygga upp dem, enligt den aktuella uppfattningen. För att testa denna idé ville forskare uppskatta storleken på molekylerna på olika platser relativt den centrala stjärnan.
Croisets team använde SOFIA för att komma över det mesta av vattenångan i atmosfären så att han kunde se nebulosan i infrarött ljus, en form av ljus osynligt för våra ögon som vi upptäcker som värme. SOFIA: s instrument är känsliga för två infraröda våglängder som produceras av dessa specifika molekyler, som kan användas för att uppskatta deras storlek. Teamet analyserade SOFIA-bilderna i kombination med data som tidigare erhållits av Spitzer-infraröda rymdobservatoriet, Hubble-rymdteleskopet och Kanada-Frankrike-Hawaii-teleskopet på Big Island på Hawaii.
Analysen indikerar att storleken på PAH-molekylerna i denna nebula varierar beroende på plats i ett tydligt mönster. Den genomsnittliga storleken på molekylerna i nebulans centrala kavitet som omger den unga stjärnan är större än på ytan av molnet vid ytterkanten av kaviteten. De fick också en överraskning: strålning från stjärnan resulterade i nettotillväxt i antalet komplexa PAH: er snarare än att de förstördes i mindre bitar.
I en papper publicerat inom astronomi och astrofysik drog teamet slutsatsen att denna variation i molekylstorlek beror både på att några av de minsta molekylerna förstördes av stjärnans hårda ultravioletta strålningsfält och att medelstora molekyler bestrålas så att de kombineras till större molekyler.
Så mycket börjar med stjärnor. De skapar inte bara kolatomerna vid grunden av biologin, utan det verkar som om de hyrde dem till mer komplexa former också. Vi kan verkligen tacka våra lyckliga stjärnor!
