Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen gasvormig water ontdekt in de planeet-vormende schijf rond een jonge ster.
De chemische signatuur van dit water verklaart hoe water uit sterren-vormende gaswolken in planeten kan terechtkomen. De ontdekking bevestigt het idee dat het water op aarde nog ouder is dan onze zon (Nature).
De ontdekking werd gedaan door de samenstelling van water te onderzoeken in V883 Orionis, een jonge ster op ongeveer 1300 lichtjaar van de aarde die omgeven is door een planeet-vormende schijf.
Wanneer een wolk van gas en stof ineenstort, vormt zich een ster in het centrum, met daaromheen een schijf van restmaterie. Dit materiaal klontert in de loop van enkele miljoenen jaren samen tot kometen, planetoïden en uiteindelijk planeten.
De astronomen gebruikten ALMA om de chemische kenmerken van het water en diens weg van de stervormingswolk naar de planeten te traceren.
Water bestaat gewoonlijk uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen.
De astronomen hebben echter gezocht naar een iets zwaardere versie van water waarbij één van de waterstofatomen is vervangen door deuterium – een zware isotoop van waterstof.
Omdat normaal en zwaar water onder verschillende omstandigheden ontstaan, kan hun verhouding worden gebruikt om na te gaan wanneer en waar het water is gevormd. Zo is bijvoorbeeld aangetoond dat deze verhouding in sommige kometen van ons zonnestelsel vergelijkbaar is met die in aards water.
Dat wijst erop dat kometen water naar onze planeet kunnen hebben gebracht.
De reis van water van wolken naar jonge sterren, en vervolgens van kometen naar planeten is al eerder bestudeerd, maar tot nu toe ontbrak de schakel tussen de jonge sterren en de kometen – een hiaat dat nu door V883 Orionis is opgevuld. De samenstelling van het water in de schijf rond deze jonge ster lijkt sterk op die van kometen in ons eigen zonnestelsel. Dit toont aan dat het water in planetenstelsels miljarden jaren geleden – dus vóór de zon – in de interstellaire ruimte is gevormd en relatief onveranderd in zowel kometen als de aarde is beland.
Het waarnemen van dit water was niet eenvoudig. ‘Het meeste water in planeet-vormende schijven is bevroren tot ijs, zodat het doorgaans aan ons zicht wordt onttrokken’, aldus Margot Leemker van de Sterrewacht Leiden, die bij het nieuwe onderzoek betrokken was.
Gasvormig water kan worden gedetecteerd dankzij de straling die moleculen uitzenden wanneer zij ronddraaien en trillen. Maar als water bevroren is, bewegen de moleculen veel minder. Gasvormig water is te vinden in het midden van de schijf rond de ster, waar het warmer is.
Deze gebieden gaan echter schuil achter de schijf zelf en zijn bovendien te klein om waarneembaar te zijn met onze telescopen. Uit recent onderzoek is echter gebleken dat de schijf rond V883 Orionis ongewoon warm is: door een krachtige uitbarsting van de ster is hij verwarmd tot een temperatuur waarbij water niet meer ijsvormig is, maar gasvormig.
Vandaar dat de astronomen het water rond V883 Orionis hebben kunnen detecteren met ALMA, een grote opstelling van radiotelescopen in het noorden van Chili.
Met dit instrument konden ze de samenstelling van het water bepalen en de verdeling ervan binnen de schijf in kaart brengen.
Daarbij is vastgesteld dat de schijf minstens 1200 keer zoveel water bevat als alle oceanen op aarde bij elkaar. (EE)
(Image Credit: ESO/L. Calçada)
