ALMA detecteert waterdamp in protoplanetaire schijf rond jonge ster
Het watermolecuul is een sleutelingrediënt bij de vorming van planetaire systemen. Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array waterdamp gedetecteerd in de schijf rond de jonge ster HL Tauri, precies op de plek waar mogelijk planeten ontstaan. Hun analyse impliceert een strenge ondergrens van 3,7 aardse oceanen aan waterdamp die beschikbaar zijn binnen de binnenste 17 Astronomische Eenheden van het HL Tauri-systeem.
Het watermolecuul is ongetwijfeld een van de belangrijkste moleculaire soorten in het heelal.
Omdat het een uiterst efficiënt oplosmiddel is, speelde water een sleutelrol bij het ontstaan van leven zoals wij dat op onze planeet kennen. Om deze reden is de chemische karakterisering van exoplanetaire atmosferen vaak gericht op het detecteren van dit specifieke molecuul.
Gevormd door de gemeenschappelijke waterstof- en zuurstofatomen speelt water een fundamentele rol in de fysica van de vorming van planetaire systemen, dit vanwege de zeer grote overvloed ervan in zowel gasvormige als ijzige vormen.
De onderzoekers hadden nooit gedacht dat ze ene beeld zouden kunnen vastleggen van oceanen van waterdamp in hetzelfde gebied waar waarschijnlijk een planeet ontstaat.
Er wordt aangenomen dat het HL Tauri-systeem minder dan 100.000 jaar oud is en een straal van ongeveer 17,9 miljard kilometer heeft. Het bevindt zich op een afstand van 450 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Stier – Taurus.
De protoplanetaire schijf van HL Tauri is ongewoon massief en helder waardoor het een uitstekende plek is om te zoeken naar tekenen van vorming van planeten.
De nieuwe ALMA-gegevens onthulden minstens drie keer zoveel water als in alle oceanen op Aarde in het binnenste deel van de schijf.
Volgens de onderzoekers is het echt opmerkelijk dat ze niet alleen gedetailleerde beelden kunnen detecteren maar ook kunnen vastleggen en waterdamp ruimtelijk kunnen oplossen op een afstand van 450 lichtjaar van de Aarde.
Dankzij de ruimtelijk opgeloste waarnemingen met ALMA kunnen astronomen de verdeling van water in verschillende delen van de schijf bepalen.
De recente beelden laten een aanzienlijke hoeveelheid waterdamp zien op een aantal afstanden van de ster, inclusief een gat waar zich op dit moment mogelijk een planeet zou kunnen vormen.
Dit suggereert dat deze waterdamp de chemische samenstelling van planeten die zich in die gebieden vormen, zou kunnen beïnvloeden.
Tot nu toe is ALMA het enige instrument dat water in een koele planeetvormende schijf ruimtelijk kan oplossen.
Volgens de onderzoekers is het opwindend om op een foto rechtstreeks getuige te zijn van de vrijlating van watermoleculen uit ijskoude stofdeeltjes. De stofdeeltjes waaruit een schijf bestaat zijn de zaden van planeetvorming, die botsing en samenklonteren tot steeds grotere objecten die rond de ster draaien.
De resultaten laten zien hoe de aanwezigheid van water de ontwikkeling van een planetenstelsel kan beïnvloeden, net zoals dat 4,5 miljard jaar geleden gebeurde in ons eigen zonestelsel.
De bevindingen zijn in het tijdschrift Nature Astronomy gepubliceerd.
Artikel: S. Facchini et al. Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk. Nat Astron, published online February 29, 2024; doi: 10.1038/s41550-024-02207-w
Eerste publicatie: 1 maart 2024
Bron: sci-news, ESO
