Længe ventet anmeldelse afslører vandets rejse fra interstellare skyer til beboelige verdener

Den hollandske astronom Ewine van Dishoeck (Leiden University, Holland), sammen med et internationalt team af kolleger, har skrevet en oversigt over alt, hvad vi ved om vand i interstellare skyer takket være Herschel-rumobservatoriet. Artiklen, offentliggjort i tidsskriftet Astronomi og astrofysik , opsummerer eksisterende viden og giver ny information om vands oprindelse på nye, potentielt beboelig, verdener. Artiklen forventes at fungere som opslagsværk i de næste tyve år.

Hvordan og hvor vand dannes i det interstellare rum, og hvordan det til sidst ender på en planet som Jorden, var ikke godt forstået for 10 år siden. En grund til dette er, at observationer foretaget med jordbaserede teleskoper påvirkes af vanddamp i vores egen atmosfære. I 2009 ESA opsendte det fjerninfrarøde rumteleskop Herschel. Et af Herschels hovedmål var at forske i vand i rummet. Herschel var i tjeneste indtil 2013. Af særlig betydning var HIFI-instrumentet bygget under hollandsk ledelse, også kendt som "molekylejægeren." I de senere år, dusinvis af videnskabelige artikler er blevet publiceret baseret på Herschels vanddata. Nu er disse resultater blevet kombineret og udvidet med ny indsigt.

Den nye undersøgelse beskriver vandets rejse gennem hele stjernedannelsesprocessen, herunder de mellemliggende stadier, som indtil nu, havde fået mindre opmærksomhed. Papiret viser, at det meste af vandet er dannet som is på små støvpartikler i kolde og spinkle interstellare skyer. Når en sky kollapser til nye stjerner og planeter, dette vand er stort set bevaret og forankret hurtigt i småstensstore støvpartikler. I den roterende skive omkring den unge stjerne, disse småsten danner så byggestenene til nye planeter.

Desuden, forskerne har beregnet, at de fleste nye solsystemer er født med vand nok til at fylde flere tusinde oceaner. Ewine van Dishoeck:"Det er fascinerende at indse, at når du drikker et glas vand, de fleste af disse molekyler blev lavet for mere end 4,5 milliarder år siden i den sky, hvorfra vores sol og planeterne blev dannet."

Mange af de tidligere Herschel-resultater fokuserede på den varme vanddamp, der ses tydeligt og produceres i overflod i nærheden af ​​at danne stjerner. Men det varme vand går tabt til rummet ved de kraftige udstrømninger fra den unge stjerne. Mens du skriver anmeldelsen, forskerne fik mere og mere indsigt i kemien i den kolde vanddamp og is. For eksempel, de var i stand til at vise, at interstellar is vokser på støvpartikler lag for lag. De baserede denne konklusion på de svage signaler fra tungt vand (HDO og D ₂ O i stedet for H ₂ O).

I fremtiden, forskere håber at kunne studere mere vand i universet, især ved dannelse af planetsystemer. Imidlertid, det kan tage et stykke tid. Det næste rumteleskop, der kan sammenlignes med Herschel, er planlagt til at lancere tidligst i 2040. Ewine van Dishoeck:"Der var en chance for, at et 'vandteleskop' ville gå ud i rummet omkring 2030, men det projekt blev aflyst. Det er en skam, men det var en ekstra grund for vores team til at skrive vandoversigten. På den måde har vi en kollektiv hukommelse for, hvornår en ny mission kommer."

I øvrigt, ved udgangen af ​​2021, James Webb-rumteleskopet vil blive opsendt. Det vil indeholde MIRI-instrumentet, bygget af europæisk-amerikansk partnerskab, som vil kunne afsløre en del af vandkøreplanen, som indtil nu har været uden for rækkevidde. MIRI vil være i stand til at detektere varm vanddamp i de inderste zoner af støvskiver. Medforfatter Michiel Hogerheijde (Leiden University og University of Amsterdam):"Herschel har allerede vist, at planetdannende skiver er rige på vandis. Med MIRI kan vi nu følge det spor ind i de områder, hvor jordlignende planeter dannes."

ALMA-teleskoperne i Chile kan observere vanddamp i rummet fra jorden. Dette omfatter vand i fjerne galakser, hvor vandlinjerne er flyttet væk fra dem i Jordens atmosfære. Medforfatter Lars Kristensen (Københavns Universitet, Danmark) tilføjer:"Takket være Herschels arv, vi kan fortolke disse ALMA-data meget bedre."

"Vand i stjernedannende områder:Fysik og kemi fra skyer til diske som undersøgt af Herschel spektroskopi" er blevet accepteret til offentliggørelse i Astronomi og astrofysik .