Astronomen vinden ontbrekende schakel voor water in het zonnestelsel

That's one small step for a man, a giant leap for mankind, dat waren de woorden van Neill Armstrong toen hij zijn eerste stap op de maan zette. De ruimte en het universum interesseren ons allemaal, vind hier alles terug over ons zonnestelstel, de NASA, geplande ruimte missies en andere gebeurtenissen die ons allemaal aangaan.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Astronomen vinden ontbrekende schakel voor water in het zonnestelsel

Bericht door univers » 14 mar 2023, 09:53

Afbeelding
Deze artist's impression toont de planeetvormende schijf rond de ster V883 Orionis. In het buitenste deel van de schijf is het water als ijs bevroren en daarom niet gemakkelijk te detecteren. Een uitbarsting van energie van de ster verwarmt de binnenste schijf tot een temperatuur waarbij water gasvormig is, waardoor astronomen het kunnen detecteren.
De inzetafbeelding toont de twee soorten watermoleculen die in deze schijf zijn bestudeerd: normaal water, met één zuurstofatoom en twee waterstofatomen, en een zwaardere versie waarbij één waterstofatoom is vervangen door deuterium, een zware isotoop van waterstof. Credit: ESO/L. Calçada

Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen gasvormig water gedetecteerd in de planeetvormende schijf rond de ster V883 Orionis. Dit water heeft een chemische signatuur die de reis van water van stervormende gaswolken naar planeten verklaart, en ondersteunt het idee dat water op aarde zelfs ouder is dan onze zon.

" We kunnen nu de oorsprong van water in ons zonnestelsel traceren tot vóór de vorming van de zon ", zegt John J. Tobin, een astronoom bij het National Radio Astronomy Observatory, VS en hoofdauteur van de studie die vandaag in Nature is gepubliceerd.

Deze ontdekking werd gedaan door de samenstelling van water te bestuderen in V883 Orionis, een planeetvormende schijf op ongeveer 1300 lichtjaar afstand van de aarde. Wanneer een wolk van gas en stof instort, vormt deze een ster in het midden. Rondom de ster vormt ook materiaal uit de wolk een schijf. In de loop van een paar miljoen jaar klontert de materie in de schijf samen om kometen, asteroïden en uiteindelijk planeten te vormen. Tobin en zijn team gebruikten ALMA , waarin de European Southern Observatory (ESO) een partner is, om de chemische kenmerken van het water en zijn pad van de stervormende wolk naar planeten te meten.

Water bestaat meestal uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen. Het team van Tobin bestudeerde een iets zwaardere versie van water waarbij een van de waterstofatomen is vervangen door deuterium - een zware isotoop van waterstof. Omdat eenvoudig en zwaar water onder verschillende omstandigheden wordt gevormd, kan hun verhouding worden gebruikt om te traceren waar en wanneer het water is gevormd. Er is bijvoorbeeld aangetoond dat deze verhouding in sommige kometen in het zonnestelsel vergelijkbaar is met die in water op aarde, wat suggereert dat kometen mogelijk water aan de aarde hebben geleverd.

De reis van water van wolken naar jonge sterren, en later van kometen naar planeten, is eerder waargenomen, maar tot nu toe ontbrak de link tussen de jonge sterren en kometen. " V883 Orionis is in dit geval de ontbrekende schakel ", zegt Tobin. “ De samenstelling van het water in de schijf lijkt sterk op die van kometen in ons eigen zonnestelsel. Dit is een bevestiging van het idee dat het water in planetaire systemen miljarden jaren geleden gevormd is, vóór de zon, in de interstellaire ruimte, en is geërfd door zowel kometen als de aarde, relatief onveranderd. ”

Maar het water observeren bleek lastig. " Het meeste water in planeetvormende schijven is bevroren als ijs, dus het is meestal aan ons zicht onttrokken ", zegt co-auteur Margot Leemker, een promovendus aan de Sterrewacht Leiden in Nederland. Gasvormig water kan worden gedetecteerd dankzij de straling die wordt uitgezonden door moleculen terwijl ze draaien en trillen, maar dit is ingewikkelder wanneer het water bevroren is, waar de beweging van moleculen meer beperkt is. Gasvormig water bevindt zich in de richting van het midden van de schijven, dicht bij de ster, waar het warmer is. Deze nabije gebieden worden echter verborgen door de stofschijf zelf en zijn ook te klein om met onze telescopen in beeld te worden gebracht.

Gelukkig bleek de V883 Orionis-schijf in een recent onderzoek ongewoon heet te zijn. Een dramatische uitbarsting van energie van de ster verwarmt de schijf, " tot een temperatuur waarbij water niet langer in de vorm van ijs is, maar gas, waardoor we het kunnen detecteren ", zegt Tobin.

Het team gebruikte ALMA, een reeks radiotelescopen in het noorden van Chili, om het gasvormige water in V883 Orionis te observeren. Dankzij zijn gevoeligheid en het vermogen om kleine details te onderscheiden, konden ze zowel het water detecteren als de samenstelling ervan bepalen, en de verspreiding ervan binnen de schijf in kaart brengen. Uit de waarnemingen bleek dat deze schijf minstens 1200 keer de hoeveelheid water bevat in alle oceanen op aarde.

In de toekomst hopen ze ESO's aanstaande Extreem Grote Telescoop en zijn eerste generatie instrument METIS te gebruiken . Dit midden-infraroodinstrument zal in staat zijn om de gasfase van water in dit soort schijven op te lossen, waardoor de verbinding van het pad van water vanaf stervormende wolken tot zonnestelsels wordt versterkt. “ Dit geeft ons een veel completer beeld van het ijs en gas in planeetvormende schijven ”, concludeert Leemker.

Afbeelding
ALMA-beelden van de schijf rond de ster V883 Orionis, die de ruimtelijke verdeling van water (links, oranje), stof (midden, groen) en koolmonoxide (blauw, rechts) laat zien. Omdat water bij hogere temperaturen bevriest dan koolmonoxide, kan het alleen dichter bij de ster in gasvorm worden gedetecteerd. Het schijnbare gat in de water- en koolmonoxidebeelden is eigenlijk te wijten aan de heldere emissie van het stof, dat de emissie van het gas verzwakt. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Afbeelding
Deze artist's impression toont de planeetvormende schijf rond de ster V883 Orionis. In het buitenste deel van de schijf is het water als ijs bevroren en daarom niet gemakkelijk te detecteren. Een uitbarsting van energie van de ster verwarmt de binnenste schijf tot een temperatuur waarbij water gasvormig is, waardoor astronomen het kunnen detecteren. Credit: ESO/L. Calçada

Afbeelding
Dit diagram illustreert hoe een gaswolk instort en een ster vormt met een schijf eromheen, waaruit uiteindelijk een planetenstelsel zal ontstaan. Credit: ESO/L. Calçada

Afbeelding
Deze kaart toont de locatie van de jonge ster V883 Orionis in het beroemde sterrenbeeld Orion. De meeste sterren die op een heldere, donkere nacht met het blote oog zichtbaar zijn, zijn geplot. De locatie van V833 Orionis is gemarkeerd met een rode cirkel. Deze ster is erg zwak en heeft een grote amateurtelescoop nodig om visueel gezien te worden. Het bevindt zich heel dichtbij aan de hemel en wordt fysiek geassocieerd met de enorme en schitterende Orionnevel net in het noordwesten. Credit: ESO/IAU en Sky & Telescope


Met behulp van ALMA hebben astronomen de chemische signatuur van gasvormig water in de planeetvormende schijf V883 Orionis gedetecteerd. Dit fungeert als een tijdstempel voor de vorming van het water, waardoor we zijn reis kunnen volgen. Credit: ES


Inzoomen op de jonge ster V883 Orionis. Deze ster is momenteel in uitbarsting, waardoor de watersneeuwgrens verder van de ster is geduwd en voor het eerst met ALMA kon worden gedetecteerd.
Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2/N. Risinger ( skysurvey.org )/M. Kornmesser. Muziek: Johan B. Monell

https://www.eso.org/public/news/eso2302/
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie