Sterrenkundigen hebben met de Herschel-ruimtetelescoop voor het eerst koude waterdamp gevonden in een planeetvormende schijf rond een jonge ster. Deze ontdekking duidt erop dat deze schijf, die bezig is zich tot een planetenstelsel te ontwikkelen, grote hoeveelheden water bevat en dat planeten met oceanen, zoals de aarde, wel eens op veel meer plaatsen in het heelal zouden kunnen voorkomen. Het onderzoeksteam, onder leiding van de Leidse astronoom Michiel Hogerheijde, publiceert het resultaat morgen in Science. Astronomen hadden al eerder hete waterdamp gevonden in planeetvormende schijven, dicht bij de centrale ster. Maar tot nu toe was er geen direct bewijs dat grote hoeveelheden water zich uitstrekken tot in de koude buitendelen van dergelijke schijven. Hoe meer water hier beschikbaar is om ijzige kometen te vormen, des te groter is de kans dat aanzienlijke hoeveelheden water uiteindelijk door komeetinslagen hun weg vinden naar nieuwgevormde planeten. “Onze waarnemingen van dit koude waterdamp tonen aan dat er voldoende water in de schijf is om duizenden aardse oceanen te vullen”, zegt eerste auteur Michiel Hogerheijde.

Deze grafiek van de gegevens van het HIFI-instrument aan boord van Herschel laat zien hoe de koude waterdamp is gedetecteerd. Watermoleculen komen voor in twee ‘spin’-vormen, ortho en para, waarin de spin van de twee waterstofkernen verschillende oriëntaties heeft. Door de verhouding tussen ortho en para te vergelijken, kunnen astronomen de temperatuur achterhalen waarbij het water is gevormd. Een lagere verhouding van ortho ten opzichte van para betekent een lagere temperatuur. De lage verhouding van ortho en para in het diagram wijst op koude waterdamp. Dit is het eerste bewijs dat water in grote hoeveelheden voorkomt in de koude buitendelen van zonnestelsels, waar kometen hun oorsprong vinden (Image credit: NASA/JPL-Caltech)

“Eenzelfde situatie heeft zich waarschijnlijk voorgedaan tijdens de vorming van ons eigen zonnestelsel, 4,6 miljard jaar geleden, waarbij komeetinslagen ook een belangrijke bijdrage hebben geleverd aan de vorming van oceanen op aarde.” De vondst is gedaan bij TW Hydrae, een ster op slechts 175 lichtjaar afstand van ons zonnestelsel in – heel toepasselijk – het sterrenbeeld Hydra (Waterslang). Hogerheijde en zijn onderzoeksteam denken dat de ijzige mist die ze hebben ontdekt zijn oorsprong vindt in met ijs bedekte stofkorreltjes nabij het oppervlak van de schijf. UV-licht van de ster bevrijdt een klein deel van het water uit het ijs en vormt een dunne laag damp, die is gedetecteerd door Herschels infrarood-instrument HIFI. “Dit zijn de meest gevoelige waarnemingen tot nu toe door HIFI gemaakt, en de instrumentbouwers verdienen een compliment dat zulk zwakke signalen gedetecteerd kunnen worden”, zegt de Leidse sterrenkundige Ewine van Dishoeck, die net als de Amsterdamse astronoom Carsten Dominik coauteur is van het Science-artikel. De slechts 10 miljoen jaar oude ster TW Hydrae is omgeven door een schijf van stof en gas, in afmeting ruwweg 200 maal de afstand tussen de aarde en de zon. De ijzige stofdeeltjes hierin zullen naar verwachting in de loop van de komende paar miljoen jaar samenklonteren tot planeten, planetoïden en kometen. Deze laatste, in feite vuile sneeuwballen, kunnen door inslagen hun watervoorraad afleveren op nieuwgevormde, kurkdroge planeten, en deze zo voorzien van oceanen. Of TW Hydrae en zijn ijzige schijf inderdaad representatief zijn voor andere pasgevormde sterren, wat sterrenkundigen denken, zal kunnen worden bevestigd door vervolgonderzoek met HIFI aan drie andere sterren. Bron: Nova.