Et team ledet af astronomer ved Leiden University i Holland og National Radio Astronomy Observatory i Virginia (USA) har for første gang robust detekteret semi-tungt vandis omkring en ung sollignende stjerne. Resultaterne styrker sagen om, at noget af vandet i vores solsystem dannede sig før vores sol og planeterne.
Deres fund offentliggøres i De astrofysiske tidsskriftsbreve.
En måde, hvorpå astronomer sporer vandets oprindelse, er ved at måle dets 5. Det er den brøkdel af vand, der indeholder et deuteriumatom i stedet for en af hydrogenerne. Så i stedet for h2O, det er HDO, der også kaldes semi-tungt vand. En høj brøkdel af semi-tunge vand er et tegn på, at vandet dannes på et meget koldt sted, såsom de primitive mørke skyer af støv, is og gas, hvorfra stjerner fødes.
I vores oceaner og i kometer og på iskolde måner består så mange som en ud af et par tusinde vandmolekyler af semi-tunge vand. Dette er ca. 10 gange højere end forventet baseret på sammensætningen af vores sol. Derfor antager astronomer, at noget af vandet i vores solsystem stammer fra is i mørke skyer, hundreder af tusinder af år før vores sols fødsel. For at bekræfte denne hypotese skal de måle deuterationsforholdet mellem vandis i sådanne stjernedannende regioner.
Det internationale team af astronomer har nu opdaget et så højt forhold mellem semi-tunge vandis i en protostellær konvolut, som er skyen af materiale, der omgiver en stjerne i dens embryonale stadier.
Smukt klar underskrift
Astronomerne brugte James Webb -rumteleskopet til deres undersøgelse. Før lanceringen kunne vandforsyningsforholdet i stjernedannende regioner kun måles pålideligt i gasfasen, hvor det kan ændres kemisk. “Nu, med den hidtil uset følsomhed af Webb, observerer vi en smukt klar semi-tung vandisssignatur mod en protostar,” siger Katie Slavicinska, en ph.d. studerende fra Leiden University (Holland), der førte undersøgelsen.
Den pågældende protostar er L1527 IRS, der ligger i stjernebilledet Taurus, ca. 460 lysår fra Jorden. “På flere måder ligner det det, vi tror, at vores sol var, da den begyndte at dannes,” siger John Tobin fra National Radio Astronomy Observatory i Virginia (USA), der leder et af Webb -programmerne, der er ansvarlige for observationer.
L1527 -vandbekæmpelsesforholdet ligner meget forholdet mellem nogle kometer såvel som den protoplanetære disk fra en mere udviklet ung stjerne, hvilket antyder lignende kolde og gamle kemiske oprindelser af vandet, der findes i alle disse genstande.
“Denne konstatering øger de monterende beviser for, at hovedparten af vandis gør sin rejse stort set uændret fra de tidligste til de seneste stadier af stjernedannelse,” siger medforfatter Ewine Van Dishoeck, en professor i astronomi ved Leiden University, der har brugt meget af sin karriere på at spore vandets rejse gennem rummet.
Planer om at undersøge 30 protostarer og mørke skyer
Ikke desto mindre er det målte forhold mellem vandet i L1527 IRS lidt højere end forholdet målt i nogle kometer i vores solsystem og vandforholdet på jorden. En række faktorer kan forårsage en sådan forskel. For eksempel kunne noget af vandet på disse kometer og på jorden have været kemisk ændret på disken. Eller den mørke sky, der dannede vores sol, kan afvige fra den mørke sky, hvor L1527 IRS dannede sig.
Flere observationer af semi-tunge vandis er planlagt for at undersøge mulige årsager til disse forskelle. Slavicinska og medforfatter Tom Megeath, en professor i astronomi ved University of Toledo (USA), leder flere Webb-programmer, der vil udvide søgningen efter HDO-is til 30 nye protostarer og primitive mørke skyer. I mellemtiden fører Tobin komplementære observationer med Atacama store millimeter/submillimeter -array, der vil se efter HDO -gas i flere af de samme mål.