Astronomen hebben voor het eerst de locatie vastgesteld van heet waterdamp in de roterende schijf rond een jong zusje van onze zon. De waarnemingen zijn gedaan met de IRAM Plateau de Bure interferometer in de Franse Alpen. De in Leiden gepromoveerde astronoom Jes Jorgensen en de Leidse professor Ewine van Dishoeck publiceerden het resultaat op 10 februari in Astrophysical Journal Letters.

NASA

Water is een belangrijke voorwaarde voor leven zoals we dat kennen op aarde. Het meeste water in onze oceanen is gevormd in de interstellaire wolk die inklapte bij de vorming van ons zonnestelsel, zo’n 4,5 miljard jaar geleden. Hoe het water precies is geproduceerd en hoe het vanuit die gigantische wolk is terechtgekomen op een klein planeetje als de aarde, is een van de grote vragen in de zoektocht naar ons ontstaan.

Planeten vormen uit gas- en stofschijven die rond jonge, ‘pasgeboren’ sterren draaien. De deels Nederlandse satelliet IRAS ontdekte die stofschijven voor het eerst in de jaren tachtig. Het door SRON ontworpen instrument SWS op de Europese satelliet ISO zag later dat die stofschijven voor een groot deel uit broze deeltjes van stof en ijs bestaan. De deeltjes klonteren onder invloed van de zwaartekracht samen, en vormen zo planeten. Zware planeten ‘vegen’ de restjes stof op, zodat de ruimte tussen de planeten nagenoeg leeg is. Een uitzondering daarop zijn planetoïdengordels, die je misschien nog het beste kunt zien als een ring van stof die net niet zwaar genoeg is om zelf een planeet te vormen.

NASA

Normaal gesproken is water in de ruimte nauwelijks vanaf de aarde waar te nemen doordat onze atmosfeer heel veel straling absorbeert. Om die reden is vorig jaar de Herschel-telescoop gelanceerd, die ver van de aarde op infraroodgolflengten dat water wel kan ‘zien’. Een van de 500 watermoleculen in de ruimte bevat echter een zwaarder isotoop, ¹⁸O in plaats van ¹⁶O, en dit ‘zware’ water is wél in staat door te dringen in de aardatmosfeer en kan wél worden gezien met aardse telescopen, die veel groter zijn dan ruimtetelescopen en honderd keer zo scherp zien.

De waarnemingen werden gedaan met de IRAM Plateau de Bure radiotelescoop. Dat is een interferometer die bestaat uit een groep van zes radiotelescopen, elk met een diameter van 15 meter, die samen straling uit het heelal opvangen. De Plateau de Bure radiotelescoop staat in de Franse Alpen.

IRAM

De astronomen keken met de IRAM Plateau de Bure radiotelescoop naar het ‘zware’ water rond de jonge ster NGC 1333 IRAS4B, die pas 10.000 tot 50.000 jaar geleden is gevormd. Ze ontdekten dat de meeste waterdamp zich bevindt op een locatie in de schijf die correspondeert met de baan van Neptunus in ons eigen zonnestelsel. “De IRAM-data laten zien dat het water zich bevindt in een hete laag net boven het midden van het schijfvlak, waar de beschikbare zuurstof in chemische reacties wordt omgezet in water”, legt Van Dishoeck uit. “Bovendien valt het meeste water in bevroren toestand (vastgevroren aan kleine stofdeeltjes) vanuit de inklappende koude wolk in de warmere schijf. Daar verdampen de ijsmantels.”

De komende drie jaar zullen astronomen exact kunnen vaststellen hoeveel water zich bevindt bij een jonge ster en wat de locatie is in de opeenvolgende evolutiestadia van die ster. Ze zullen daarbij de gegevens die de Herschel-satelliet gaat leveren combineren met de data van telescopen zoals IRAM, die op lange golflengten dieper in de protoplanetaire schijf van een zonnestelsel in wording kunnen doordringen.