Nijmegen (NL) – Geheimzinnige spectraalbanden in het infrarood van interstellaire gaswolken in het heelal zijn afkomstig van organische verbindingen.


Grote aromatische koolwaterstofmoleculen zijn de bron van spectraalbanden in het infrarood van kosmische interstellaire gaswolken. De Nijmeegse natuurkundige drs Hans Piest slaagde er voor het eerst in het spectrum van deze organische moleculen te meten.
Elk molecuul heeft specifieke golflengten – de spectrale vingerafdruk van die stof – waarbij het licht opneemt en uitzendt. Met zo'n vingerafdruk kunnen sterrenkundigen de aanwezigheid van een stof in verre sterren of stofwolken aantonen. Astronomen nemen al decennia merkwaardige spectraalbanden in het infrarood van kosmische gaswolken waar, maar slaagden er nog niet in de herkomst van deze vingerafdruk te ontdekken. Door de eigenaardige spectra met die van andere moleculen te vergelijken, bestond het vermoeden dat aromatische cyclische koolwaterstofmoleculen van wel vijftig atomen – die overigens ook in uitlaatgas voorkomen – de bron zijn.

Hans Piest wist de spectra via een omweg te bepalen. Hij plakte aan elk zelfgemaakt aromatisch molecuul een edelgasmolecuul, zoals neon of argon. Vervolgens bestookte hij met twee standaardlasers tien tot honderd molecuulkoppels en maakte ze positief geladen. Dit gebeurde heel selectief: Piest wist precies waar, wanneer en hoeveel molecuulkoppels werden geladen.
Om te onderzoeken bij welke golflengten het aromatisch molecuul licht opneemt, ofwel welke vingerafdruk het molecuul heeft, beschoot Piest het molecuulkoppel vervolgens met laserlicht van steeds een andere golflengte. Daarvoor gebruikte hij een bijzondere vrije-elektronenlaser van de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) in Rijnhuizen. Als het koppel een lichtdeeltje opneemt, dan heeft het edelgasatoom het nakijken en wordt het weggeschoten. Door simpel het aantal 'kapotte' positief geladen koppels als functie van de golflengte te bepalen, wist Piest voor drie aromatische koolwaterstofmoleculen hun ruimtelijke vingerafdruk te ontrafelen. Zoals verwacht bleek de 'verdenking' terecht: de golflengten – vertaald in spectraalbanden – in kosmische gaswolken zijn afkomstig van organische verbindingen.

Frédérique Melman