De eerste sterren in het heelal kunnen aanzienlijke hoeveelheden water hebben geproduceerd toen ze – honderd tot tweehonderd miljoen jaar na de oerknal – ‘stierven’. Er waren al aanwijzingen dat er zo’n 780 miljoen jaar na de oerknal water was in het heelal, maar nu is met behulp van computersimulaties vastgesteld dat dit voor ons essentiële ingrediënt veel eerder kan zijn gevormd dan gedacht (Nature Astronomy). Voor ons is water iets heel gewoons. Maar in de begintijd van het heelal, ruwweg 13,8 miljard jaar geleden, bestond het heelal nog uitsluitend uit waterstof, helium en een klein beetje lithium. Voor de productie van de overige elementen waren sterren nodig. Sommige middelzware elementen, zoals koolstof en zuurstof, worden door ouder wordende sterren geproduceerd, andere door exploderende sterren (supernova’s) of door botsende neutronensterren. Maar om complexere moleculen in significante hoeveelheden te kunnen vormen zijn relatief dichte en koele omstandigheden nodig, idealiter met temperaturen van minder dan een paar duizend graden Celsius. Om te onderzoeken of er water in het jonge heelal kan zijn geweest, heeft astrofysicus Daniel Whalen van de Universiteit van Portsmouth (VK) computersimulaties gemaakt van het leven en sterven van twee sterren van de eerste generatie. Omdat astronomen denken dat de eerste sterren veel groter waren, en een kortere levensduur hadden dan de huidige sterren, hebben Whalen en zijn team een ster met dertien keer de massa van de zon en een ster van tweehonderd zonsmassa’s gesimuleerd. Aan het einde van hun korte leven explodeerden deze kolossen als supernova’s, waarbij ze allerlei elementen de ruimte in bliezen, waaronder zuurstof en waterstof. Uit de simulaties bleek dat toen de uitgestoten materie van de supernova’s expandeerde en afkoelde, de zuurstof met waterstof en diwaterstof (twee samengevoegde waterstofatomen) reageerde en waterdamp ontstond. Dit chemische proces verliep heel traag, omdat de atomaire dichtheid in de buitenste delen van de uitdijende supernova-restanten gering was. Hierdoor was de kans klein dat twee elementen elkaar binnen afzienbare tijd konden tegenkomen. Maar na een paar miljoen jaar – of enkele tientallen miljoenen jaren in het geval van de kleinere ster – was de stofrijke kern van de supernovaresten voldoende afgekoeld om water te vormen. Daar begon zich snel water(damp) te verzamelen, omdat de dichtheid hoog genoeg was om atomen bijeen te brengen. Aan het einde van de simulaties produceerde de kleinere supernova een hoeveelheid water gelijk aan ongeveer een derde aardmassa. De grotere supernova produceerde genoeg water voor 330 aardes. Volgens Whalen zou zich in het overblijfsel van de grotere supernova in principe een waterwereld kunnen vormen die vergelijkbaar is met de onze eigen planeet. (EE) (Image credit: NASA, CXC, SAO)
