Pressemeddelelse

Hvor kommer vandet fra i vores Solsystem?

8. marts 2023

Der er vanddamp i den skive omkring stjernen V882 Orionis, hvor der sker planetdannelse. Det meddeler astronomer, som har anvendt radioteleskopet ALMA - Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ved opdagelsen. Af vanddampens sammensætning kan man se, hvordan vandet bevæger sig fra stjernedannende gasskyer til planeter, og opdagelsen støtter ideen om, at vandet her på Jorden er ældre end Solen

"Nu kan vi følge oprindelsen af vandet i vores Solsystem tilbage til før dannelsen af Solen," siger John J. Tobin, som er astronom ved National Radio Astronomy Observatory, USA, og som er hovedforfatter til artiklen, som offentliggøres idag i tidsskriftet Nature.

Opdagelsen blev gjort ved at studere sammensætningen af vandet ved stjernen V883 Orionis, omkring 1300 lysår borte, som er omgivet af en skive, hvor der foregår planetdannelse. Når en sky af støv og gas kollapser, kan der dannes en stjerne i centralområdet. Omkring stjernen danner stoffet fra skyen en skive. Hen over nogle få millioner år klumper stoffet i skiven sig sammen, og danner kometer, asteroider, og i den sidste ende planeter. Tobin og hans forskerhold har brugt ALMA, som Det europæiske Sydobservatorium ESO er partner i, til at måle de kemiske tegn på vandet, og hvordan det starter i skyen med stjernedannelse og ender på planeterne.

Normalt består vand af et oxygenatom og to hydrogenatomer. Tobins forskerhold studerede en lidt tungere udgave af vand ("tungt vand"), hvor en af hydrogenatomerne er erstattet af deuterium, som er en tungere hydrogenisotop. Almindeligt og tungt vand dannes under forskellige forhold, så mængdeforholdet imellem dem kan bruges til at spore hvornår og hvor vandet er dannet. For eksempel er forholdet i nogle af Solsystemets kometer det samme som det er i vandet på Jorden, og det har ført til tanken om, at kometer har bidraget med noget af det vand, som findes på Jorden.

Vandets rejse fra skyen til de unge stjerner og efterfølgende fra kometer til planeter er tidligere blevet observeret, men indtil nu har vi manglet forbindelsen imellem de unge stjerner og kometerne. "V883 er det manglende led i denne henseende," siger Tobin. "Sammensætningen af vandet i skiven er meget tæt på den, vi finder i kometer i vores eget Solsystem. Det bekræfter ideen om, at vandet, som findes i planetsystemerne dannedes for milliarder af år siden, før Solen blev til, og at det skete ude i det interstellare rum. Derfra er det endt forholdsvis uændret både i kometerne og i Jorden."

Men at observere vandet viste sig at være noget besværligt. "Det meste af det vand, som findes i de planetdannende skiver, findes i frosset tilstand, som is, så normalt kan vi ikke observere det," fortæller medforfatter Margot Leemker, som er PhD-studerende ved Leidenobservatoriet i Nederlandene. Vand i dampform kan detekteres takket være den stråling, som molekylerne udsender, når de vibrerer og roterer, men det er meget sværere, når vandet er frosset, så molekylernes bevægelser er mere begrænsede. Vand i dampform findes ind imod centrene af skiverne, tæt ved stjernen, hvor der er varmere. Imidlertid er disse nære områder skjult af selve støvskiven, og de har også for ringe en udstrækning til at vi kan observere dem med vore teleskoper.

Heldigvis er skiven omkring V883 Orionis, som det er vist i en nylig artikel usædvanlig varm. Skiven bliver varmet op af et kraftigt udbrud af energi fra selve stjernen, "så den når en temperatur, hvor vandet ikke længere findes som is men som damp, så vi kan registrere det," fortæller Tobin.

Forskerne brugte ALMA, som er et anlæg af radioteleskoper i det nordlige Chile, til at observere vanddampen i V883 Orionis. Takket være anlæggets følsomhed og evne til at skelne fine detaljer lykkedes det for dem både at registrere vandet og at bestemme dets sammensætning, og tillige at kortlægge fordelingen indenfor skiven. Ud fra observationerne fandt forskerne at skiven indeholder mindst 1200 gange mere vand, end der findes i alle Jordens oceaner.

I fremtiden håber astronomerne at kunne bruge ESOs kommende Extremely Large Telescope med førstegenerationsinstrumentet METIS. Dette instrument, som fungerer i det centrale infrarøde område, vil kunne skelne dampfasen for vand i denne slags skiver, og dermed kan vi med større sikkerhed spore vandets vej hele vejen fra skyer med stjernedannelse til planetsystemerne. "Det vil give os et meget mere komplet overblik over is og damp i de skiver, hvor der foregår planetdannelse," slutter Leemker.

Mere information

Forskningsresultaterne her offentliggøres i en artikel med titlen “Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars” i tidsskriftet Nature (doi: 10.1038/s41586-022-05676-z). 

Forskerholdet består af John J. Tobin (National Radio Astronomy Observatory, USA), Merel L. R. van’t Hoff (Department of Astronomy, University of Michigan, USA), Margot Leemker (Leiden Observatory, Leiden University, Nederlandene [Leiden]) , Ewine F. van Dishoeck (Leiden), Teresa Paneque-Carreño (Leiden; European Southern Observatory, Tyskland), Kenji Furuya (National Astronomical Observatory of Japan, Japan), Daniel Harsono (Institute of Astronomy, National Tsing Hua University, Taiwan), Magnus V. Persson (Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Sverige), L. Ilsedore Cleeves (Department of Astronomy, University of Virginia, USA), Patrick D. Sheehan (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astronomy, Northwestern University, USA) og Lucas Cieza (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería, Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons, Universidad Diego Portales, Chile).

European Southern Observatory (ESO) gør det muligt for forskere fra hele Verden at udforske Universets hemmeligheder til nytte for os alle. Vi designer, bygger og driver jordbaserede observatorier i verdensklasse - og herfra kan astronomerne dykke ned i spændende spørgsmål og sprede glæden ved astronomien, samtidig med at det internationale samarbejde omkring astronomi styrkes. ESO blev stiftet som en tværnational organisation i 1962, og idag støttes ESO af 16 medlemstater (Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig ) med Chile som værtsnation og med Australien som strategisk partner. ESOs hovedkvarter, besøgscenter og planetarium - ESO Supernova - befinder sig tæt ved München i Tyskland, og Atacamaørkenen i Chile er stedet, hvor vore teleskoper er opstillet; i et område hvor der er enestående muligheder for at observere himlen. ESO driver tre observatorier: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope og det tilhørende Very Large Telescope Interferometer, og desuden to oversigtsteleskoper: VISTA, som opererer i det infrarøde og VLT Survey Telescope i det synlige bølgelængdeområde. På Paranal vil ESO ligeledes sørge for driften af Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme observatorium for gammastråler. Sammen med en række internationale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantorhøjsletten. Det er to anlæg, som observerer himlen i millimeter- og submillimeterområderne. På Cerro Armazones tæt ved Paranal bygges for tiden "Verdens største himmeløje" - ESOs Extremely Large Telescope. Fra vore kontorer i Santiago, Chile understøtter vi vort arbejde i landet, og samarbejder med partnere i Chile og med hele samfundet.

Links

• Hele forskningsartiklen
• Fotos af ALMA
• For journalister: du kan abonnere på vore pressemeddelelser under embargo op dit eget sprog
• For forskerne: har du en god historie? Så giv os et tip

Kontakter

John J. Tobin
National Radio Astronomy Observatory
Charlottesville, USA
E-mail: jtobin@nrao.edu

Margot Leemker
Leiden Observatory
Leiden, the Netherlands
E-mail: leemker@strw.leidenuniv.nl

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6176
E-mail: press@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2302 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.