Die lang erwartete Überprüfung zeigt die Reise des Wassers von interstellaren Wolken zu bewohnbaren Welten

Die lang erwartete Überprüfung zeigt die Reise des Wassers von interstellaren Wolken zu bewohnbaren Welten

Reise des Wassers von interstellaren Wolken zu bewohnbaren Welten. Von oben links nach unten rechts: Wasser in einer kalten interstellaren Wolke, in der Nähe eines jungen, sich bildenden Sterns mit Ausfluss, in einer protoplanetaren Scheibe, in einem Kometen und in den Ozeanen eines Exoplaneten. Die ersten drei Stufen zeigen das vom HIFI-Instrument am Herschel-Weltraumobservatorium gemessene Wasserdampfspektrum. Die Signale von der kalten interstellaren Wolke und von der protoplanetaren Scheibe sind in diesem Bild um den Faktor 100 übertrieben, verglichen mit denen der jungen, sich bildenden Sterne in der Mitte. Bildnachweis: ESA / ALMA / NASA / LE Kristensen

Der niederländische Astronom Ewine van Dishoeck (Universität Leiden, Niederlande) hat zusammen mit einem internationalen Team von Kollegen dank des Herschel-Weltraumobservatoriums einen Überblick über alles geschrieben, was wir über Wasser in interstellaren Wolken wissen. Der Artikel, veröffentlicht in der Zeitschrift Astronomie & Astrophysik, fasst vorhandenes Wissen zusammen und liefert neue Informationen über die Herkunft von Wasser in neuen, potenziell bewohnbaren Welten. Der Artikel wird voraussichtlich als Nachschlagewerk für die nächsten zwanzig Jahre dienen.

Wie und wo sich Wasser im interstellaren Raum bildet und wie es schließlich auf einem Planeten wie der Erde landet, war vor 10 Jahren nicht genau bekannt. Ein Grund dafür ist, dass Beobachtungen mit bodengestützten Teleskopen durch Wasserdampf in unserer eigenen Atmosphäre beeinflusst werden. 2009 brachte die ESA das Ferninfrarot-Weltraumteleskop Herschel auf den Markt. Eines der Hauptziele von Herschel war die Erforschung des Wassers im Weltraum. Herschel war bis 2013 in Betrieb. Von besonderer Bedeutung war das unter niederländischer Führung gebaute HIFI-Instrument, das auch als “Moleküljäger” bekannt ist. “In den letzten Jahren wurden Dutzende wissenschaftlicher Artikel auf der Grundlage der Wasserdaten von Herschel veröffentlicht kombiniert und erweitert mit neuen Erkenntnissen.

Die neue Studie beschreibt die Reise des Wassers während des gesamten Sternentstehungsprozesses, einschließlich der Zwischenstufen, die bisher weniger Beachtung gefunden hatten. Das Papier zeigt, dass der größte Teil des Wassers als Eis auf winzigen Staubpartikeln in kalten und zarten interstellaren Wolken gebildet wird. Wenn eine Wolke zu neuen Sternen und Planeten zusammenbricht, bleibt dieses Wasser weitgehend erhalten und verankert sich schnell in kieselgroßen Staubpartikeln. In der rotierenden Scheibe um den jungen Stern bilden diese Kieselsteine ​​die Bausteine ​​für neue Planeten.

Darüber hinaus haben die Forscher berechnet, dass die meisten neuen Sonnensysteme mit genügend Wasser geboren werden, um mehrere tausend Ozeane zu füllen. Ewine van Dishoeck: “Es ist faszinierend zu erkennen, dass die meisten dieser Moleküle vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren in der Wolke hergestellt wurden, aus der sich unsere Sonne und die Planeten gebildet haben, wenn man ein Glas Wasser trinkt.”

Viele der früheren Herschel-Ergebnisse konzentrierten sich auf den heißen Wasserdampf, der in der Nähe von sich bildenden Sternen deutlich sichtbar und reichlich produziert wird. Aber dieses heiße Wasser geht durch die starken Abflüsse des jungen Sterns in den Weltraum verloren. Während des Schreibens der Rezension erhielten die Forscher immer mehr Einblicke in die Chemie von kaltem Wasserdampf und Eis. Zum Beispiel konnten sie zeigen, dass interstellares Eis Schicht für Schicht auf Staubpartikeln wächst. Sie stützten diese Schlussfolgerung auf die schwachen Signale von schwerem Wasser (HDO und D.2O statt H.2Ö).

In Zukunft hoffen die Forscher, mehr Wasser im Universum untersuchen zu können, insbesondere bei der Bildung von Planetensystemen. Dies kann jedoch eine Weile dauern. Das nächste mit Herschel vergleichbare Weltraumteleskop soll frühestens 2040 starten. Ewine van Dishoeck: “Es bestand die Möglichkeit, dass ein ‘Wasserteleskop’ um 2030 ins All geht, aber dieses Projekt wurde abgebrochen. Das ist schade, aber Es war ein zusätzlicher Grund für unser Team, die Wasserübersicht zu schreiben. Auf diese Weise haben wir ein kollektives Gedächtnis dafür, wann eine neue Mission kommt. “

Darüber hinaus wird Ende 2021 das Weltraumteleskop James Webb auf den Markt gebracht. Es wird das MIRI-Instrument enthalten, das von der Partnerschaft zwischen Europa und den USA gebaut wurde und das einen Teil der Wasser-Roadmap enthüllen kann, der bisher unerreichbar geblieben ist. MIRI kann warmen Wasserdampf in den innersten Zonen von Staubscheiben erkennen. Co-Autor Michiel Hogerheijde (Universität Leiden und Universität Amsterdam): “Herschel hat bereits gezeigt, dass Planetenscheiben reich an Wassereis sind. Mit MIRI können wir diesem Weg nun in die Regionen folgen, in denen sich erdähnliche Planeten bilden.”

Die ALMA-Teleskope in Chile können Wasserdampf im Weltraum vom Boden aus beobachten. Dies schließt Wasser in fernen Galaxien ein, in denen sich die Wasserlinien von denen in der Erdatmosphäre entfernt haben. Mitverfasser Lars Kristensen (Universität Kopenhagen, Dänemark) fügt hinzu: “Dank Herschels Erbe können wir diese ALMA-Daten viel besser interpretieren.”

“Wasser in sternbildenden Regionen: Physik und Chemie von Wolken bis zu Scheiben, wie durch Herschel-Spektroskopie untersucht” wurde zur Veröffentlichung in angenommen Astronomie & Astrophysik.


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Mehr Informationen:
Wasser in sternbildenden Regionen: Physik und Chemie von Wolken zu Scheiben, wie durch Herschel-Spektroskopie untersucht. Von Ewine F. van Dishoeck et al. Zur Veröffentlichung angenommen in Astronomie & Astrophysik2021. www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202039084

Kostenloser Vorabdruck: arXiv: 2102.02225v1 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2102.02225

Journalinformationen:
Astronomie & Astrophysik

Bereitgestellt von der niederländischen Forschungsschule für Astronomie

Zitat: Die lang erwartete Überprüfung zeigt die Reise des Wassers von interstellaren Wolken zu bewohnbaren Welten (2021, 9. April), abgerufen am 9. April 2021 von https://phys.org/news/2021-04-long-awaited-reveals-journey-interstellar- clouds.html

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