Wanneer in het heelal een wolk van gas en stof ineenstort, vormt zich in het centrum een ster. Om de ster draait een schijf van gas en stof. Het materiaal in de schijf klontert in de loop van enkele miljoenen jaren samen tot kometen, planetoïden en uiteindelijk planeten.
Verhouding water en zwaar water
Sterrenkundigen hebben eerder water ontdekt rond sterren, schijven, kometen en planeten, maar tot nu toe ontbraken gegevens over de precieze verhouding van water en zwaar water in de schijf van gas en stof die rond een jonge ster draait. Uit de verhouding tussen water (H2O) en zwaar water (HDO) kunnen sterrenkundigen afleiden wanneer en waar het water gevormd is.
De sterrenkundigen hebben nu water en zwaar water gevonden in de schijf rond de ster V883 Orionis, op ongeveer 1300 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Orion. De schijf van V883 Orionis is, door nog niet helemaal opgehelderde oorzaken, warmer dan vergelijkbare schijven. "Daardoor is water niet langer ijsvormig, maar gasvormig en dat kunnen we met telescopen detecteren." zegt John J. Tobin, astronoom aan het National Radio Astronomy Observatory in de VS en hoofdauteur. Tobin was van 2014 tot 2016 onderzoeker aan de Universiteit Leiden.
Tekst gaat verder na video.
De ontbrekende schakel voor water in het zonnestelsel (video). Astronomen hebben met ALMA de chemische signatuur van gasvormig water en zwaar water ontrafeld in de planeetvormende schijf V883 Orionis. (c) ESO [YouTube | diverse formaten]
Begin én eind
Met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) konden de astronomen het water niet alleen detecteren, maar ook de verhouding tussen water en zwaar water bepalen en de verdeling ervan binnen de schijf in kaart brengen.
De samenstelling van het water in de schijf lijkt sterk op die van koude stervormingswolken en van kometen in ons eigen zonnestelsel. "De verhouding tussen zwaar water en water is dus hetzelfde in het begin én aan het eind van het pad dat water aflegt." zegt medeauteur Margot Leemker, promovendus aan de Sterrewacht Leiden. "Dat bevestigt het idee dat water al wordt gevormd in de interstellaire ruimte en dat het relatief onveranderd op kometen en planeten terecht is gekomen. Ook bij onze zon en bij onze aarde heeft water deze route waarschijnlijk afgelegd."
In de toekomst willen de onderzoekers het pad van het water in meer detail bestuderen. Dat kan onder andere met de in aanbouw zijnde Extremely Large Telescope en het bijbehorende METIS-instrument dat onder leiding van Nederland wordt ontwikkeld.
Wetenschappelijk artikel
Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars. Door: J.J. Tobin et al. In: Nature, 8 maart 2023. [origineel | preprint (pdf)]
Van gaswolk via schijf naar planetenstelsel (artist’s impression). Deze schematische voorstelling laat zien hoe een gaswolk ineenstort tot een ster met schijf waarin zich uiteindelijk een planetenstelsel kan vormen. In alle fases blijken water en zwaar water aanwezig in dezelfde verhoudingen. (c) ESO/L. Calçada [grote versie | diverse resoluties]