14 juni 2021

Heelal kon mogelijk al binnen één miljard jaar na de oerknal veel water bevatten

Credit: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team.

Theoretisch onderzoek van een groep sterrenkundigen onder leiding van Avi Loeb (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA) laat zien dat al binnen één miljard jaar na de oerknal water in gasvorm kan zijn gevormd en wel in dezelfde hoeveelheden als in het huidige heelal voorkomt. Zoals we weten bestaan watermoleculen uit waterstof en zuurstof – yep, H2O – en voor de vorming van dat laatste element moeten we wachten tot de eerste sterren in het heelal, pakweg een half miljard jaar na de oerknal. Die sterren waren waarschijnlijk een stuk massiever dan de sterren die wij kennen en ze leefden ook veel korter, waarbij ze in snel tempo elementen zwaarder dan waterstof en helium maakten, zoals zuurstof. Via sterrenwinden en supernovae werd het geproduceerde zuurstof in de interstellaire ruimte verspreid en vormden zich ‘eilanden’ van o.a. zuurstof. Normaal gesproken (lees: onder de omstandigheden nu) zou de hoeveelheid daarvan onvoldoende zijn om water te vormen, ook door de vernietiging van het gevormde water door de sterke UV-straling van de sterren. Maar dankzij enkele  bijzonderheden was het toen erg gunstig dat veel waterdamp kon ontstaan: de temperatuur in het vroege heelal was een stuk hoger én de dichtheden van de gaswolken waren hoger. En dat laten de berekeningen van Loeb’s groep zien: toen de temperatuur zo’n 30 °C was moest er een ideale omgeving zijn voor de vorming van waterdamp uit waterstof en zuurstof. Hoeveel daarvan door verdere afkoeling veranderde in waterijs (op dit moment de meest voorkomende vorm van water in de Melkweg) en hoeveel daarvan in latere generaties sterren en planeten terecht kwamen laten de berekeningen niet zien.

Credit: Herma Cuppen et al.

Over de vorming van water in het heelal gesproken: afgelopen vrijdag 22 april was ik bij Huygens getuige van de lezing van de Leidse sterrenkundige Herma Cuppen over water in het heelal. Een boeiend onderwerp op zich, ware het niet dat deze lezing wat mij betreft teveel ging over laboratoriumexperimenten en te weinig over de praktische kant, de waarnemingen aan water in het heelal. Wat het mij in ieder geval wel duidelijk maakte was dat het een héél complex gebeuren is om atomen H en O uiteindelijk te laten combineren tot het molecuul H2O, zoals de afbeelding hierboven (afkomstig uit dit vakartikel van Cuppen) enigszins laat zien. Bron: CfA.

Comments

  1. Quote : “…en wel in dezelfde hoeveelheden als in het huidige heelal voorkomt.”

    Of te wel, de ‘ afgelopen 12,7 miljard jaar ‘ is er nauwelijks extra water bijgekomen
    door productie van zuurstof uit ‘ recente ‘ supernovae….
    Persoonlijk lijkt mij dat onwaarschijnlijk. 😉

    – – –

    Quote : ” …héél complex gebeuren … [ .. ] zoals de afbeelding hierboven [ … ] enigszins laat zien.”
    … en dat te bedenken dat het getoonde stelsel van reacties slechts rekening houdt met atomen en atoomgroepen/moleculen en nog niet eens met ionen en radicalen. 😉
    ” Zo’n simpel en basaal molecule ” 😀

    Groet, Paul

    • gert1904 zegt

      Je moet natuurlijk wel bedenken dat de abundanties (fracties) van de diverse “metalen” in de intergalactische ruimte bijzonder gering zijn. Er zullen, denk ik, vrijwel alleen maar moleculen gevormd met één metaal en meerdere waterstof-atomen zoals, H2O (water). Misschien bijvoorbeeld ook wel CH4 (methaan).

      Of ook het grootste deel van het huidige intergalactisch water uit deze bron afkomstig is kan ik niet beoordelen. Ik probeer een origineel onderzoeksartikel te vinden.

      Radicalen en ionen van belang: lijkt me onwaarschijnlijk, gezien de kleine abundanties.

      • Obelix zegt

        Sorry Gert,

        Het woord ‘abundantie’ ken ik niet.
        Met het woordenboek erbij snap ik het zinsverband waarschijnlijk niet goed. :-?.

        De radicalen die ik bedoel zijn bijvoorbeeld die van Zuurstof :
        – [ een zuurstofatoom met 1 extra elektron ]
        – [ een zuurstofatoom met 2 extra elektronen ]

        – het hydroxylion
        – de proton als ion van waterstof(gestript van zijn elektronen)

        Ik denk dat deze 4 voorbeelden in voldoende mate aanwezig waren, niet anders dan de atomen en atoomgroepen in bovenstaand schema.

        Groet, Paul

        Andere metalen* (dan zuurstof) waren niet direct nodig. 🙂

      • Enceladus zegt

        Abandance = overvloed. Dus vermoedelijk bedoelt mijn voornaamgenoot ‘plaatsen in de ruimte waar metalen in overvloed aanwezig, zijn zullen gering zijn’.

        groet,
        Gert (Enceladus)

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: