Forskere finder ødelæggelse af hav til en værdi af vand om måneden i Oriontågen

Et internationalt hold, inklusive de vestlige astrofysikere Els Peeters og Jan Cami, har fundet ødelæggelsen og gendannelsen af ​​en stor mængde vand i en planetdannende skive placeret i hjertet af Oriontågen.

Denne opdagelse blev muliggjort af en original multidisciplinær tilgang, der kombinerer observationer fra James Webb Space Telescope (JWST) og kvantefysiske beregninger.

Undersøgelsen er en del af PDRs4All Early Release Science-programmet og ledet af University Paris-Saclay Ph.D. studerende Marion Zannese, blev offentliggjort i dag i Nature Astronomy .

PDRs4All er et af 13 Early Release Science-programmer udvalgt af NASA for at demonstrere JWST's evner, der samler et internationalt konsortium.

"Det er så imponerende, at vi med blot nogle få pixel af observationer og med fokus på nogle få af linjerne faktisk kan regne ud, at du har et helt hav af vand, der fordamper hver måned," sagde Peeters, co-lead investigator i PDRs4All og fakultetsmedlem ved Western's Institute for Earth and Space Exploration. "Denne opdagelse var baseret på en lille brøkdel af vores spektroskopiske data. Det er spændende, at vi har så meget flere data at hente, og jeg kan ikke vente med at se, hvad vi ellers kan finde."

Vand er en væsentlig ingrediens for fremkomsten af ​​liv, som det i øjeblikket forstås. På Jorden blev det meste af vandet i vores oceaner dannet længe før solsystemets fødsel, i kolde områder i det interstellare rum ved -250°C. En brøkdel af dette vand kunne dog være blevet ødelagt og omdannet ved højere temperaturer (100-500°C), da solsystemet stadig kun var en skive af gas og støv, der kredsede om vores unge begyndende sol.

For at forstå denne gådefulde genbrug af vand pegede det internationale astronomihold JWST mod 'd203-506', en planetdannende skive placeret i Orion-tågen, en planteskole for planetariske systemer. Den intense ultraviolette stråling produceret af massive stjerner fører til ødelæggelse og gendannelse af vand i d203-506, hvilket gør det til et ægte interstellært laboratorium.

"James Webb-teleskopet er utroligt kraftfuldt. Vi taler ikke om at finde en nål i en høstak til denne opdagelse. Dette er en nål i en høstak lavet af nåle," sagde Cami, professor i fysik og astronomi og PDRs4All-kernemedlem.

Kvantespring

Et samarbejde med kvantedynamikeksperter fra Madrid Deep Space Communications Complex (Spanien) og Leiden Observatory (Holland) var nøglen til at forstå, hvordan dannelsen og ødelæggelsen af ​​molekyler placeret mere end 1.000 lysår væk kunne observeres.

Når vand ødelægges af ultraviolet lys, frigives et hydroxylmolekyle, efterfulgt af emission af fotoner, der rejser hele vejen til JWST. I alt anslås det, at det, der svarer til alle Jordens oceaners værdi af vand, ødelægges om måneden og genopbygges i d203-506-systemet.

Men historien slutter ikke der. Ved en lignende mekanisme afslører JWST, at hydroxyl, et nøglemellemprodukt i dannelsen af ​​vand, også produceres i overflod fra atomart oxygen. Noget af vandet, der udgør Jordens oceaner, kunne have gennemgået en sådan cyklus.

Flere oplysninger: Marion Zannese et al, OH som en sonde af varmtvandskredsløbet i planetdannende skiver, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02203-0

Leveret af University of Western Ontario