Herschel hittar kallt vatten i stjärnskiva

Genom att jämföra hur mycket vatten det finns med olika kvantmekaniska egenskaper kan Herschel mäta temperaturen på vattnet.
31 oktober 2011

ESA:s rymdteleskop Herschel har hittat massor med vatten runt den relativt nybildade stjärnan TW Hydrae. Det Herschel hittat är dessutom kall vattenånga, och det är första gången astronomer hittat kall vattenånga i skivan runt en ung stjärna. Fyndet stödjer teorin att det finns gott om planeter med vatten i universum. Det ökar väsentligt chanserna att hitta jordliknande planeter.

Den skiva kring TW Hydrae som Herschel studerat är sannolikt ett tidigt stadium i planetbildningen. Astronomerna har tidigare hittat vatten i de varma, inre delarna av skivor som omger unga stjärnor. Men det här är första gången de hittat vattenånga även i de kalla, yttre delarna av en skiva. Det är de delar där kometer kan bildas. Isiga kometer i de yttre delarna av det nybildade solsystemet kan sedan utgöra reservoaren som genom nedslag kan bilda oceaner med flytande vatten på planeter i de inre delarna av systemet.

– Med Herschel kan vi följa vattenspåret genom alla steg i stjärn- och planetbildningen, säger ESA:s svenske vetenskaplige projektledare för Herschel, Göran Pilbratt. Här kan vi studera planetbildningens råmaterial, vilket är av fundamental betydelse för att vi ska förstå hur planetsystem som vårt eget bildas.

Tusen oceaner

I skivan runt TW Hydrae bildas förmodligen byggstenarna till ett nytt solsystem.

Många astronomer tror att vattnet på jorden kom just via isiga kometer som kolliderade med jorden i dess allra tidigaste barndom. Herschels studier av kometen 103P/Hartley 2 har för första gången visat att det finns jordliknande vatten på kometer, vilket stärker teorin. Men forskarna hade tidigare ingen information om hur vanligt det var med vatten i de skivor ur vilka planeter bildas. Nu har alltså Herschel försett dem med även det.

– Våra observationer av den kalla vattenångan tyder på att det finns tillräckligt med vatten för att fylla jordens oceaner tusen gånger om, säger astronomen Michiel Hogerheijde vid Leidenobservatoriet i Nederländerna, en av forskarna bakom upptäckten.

Herschel ska nu studera liknande regioner runt tre andra stjärnor för att ge ytterligare information kring förekonsten av vatten i samband med planetbildning.

– Vi tror att dessa observationer kommer att leverera liknande resultat, säger Hogerheijde.

Instrument med svenskt påbrå

Odin
Den svenskbyggda satelliten Odin väckte uppseende genom att inte hitta så mycket vatten forskarna väntade sig.

Forskarna tror att vattnet de hittat kommer från is på ytan av små stoftpartiklar i skivans ytterkanter. De tror att ultraviolett ljus från den unga stjärnan sprätter bort vattenmolekyler från iskornen, vilket skapar den kalla ånga som Herschels HIFI-instrument hittat (HIFI=Heterodyne Instrument for the Far-Infrared).

Dessa observationer är de tekniskt svåraste instrumentet gjort.

– De är ett bevis på instrumentmakarnas noggrannhet att Herschel kunnat upptäcka dessa svaga signaler, säger Paul Goldsmith sid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena.

Onsala rymdobservatorium utanför Göteborg var involverat i utvecklingen av detta instrument. Observatoriet har också spelat en aktiv roll i den vetenskapliga planeringen för Herschel, och astronomer vid observatoriet och Institutionen för rymd- och geovetenskap på Chalmers deltar i bearbetningen av data från Herschel.

Bra modell för solsystem

TW Hydrae är i stjärnsammanhang futtiga 10 miljoner år gammal och ligger 176 ljusår från solen i stjärnbilden Hydran. Stjärnan är lite mindre och ljussvagare än solen, och därför även något mer orange i färgen. Skivan som omger stjärnan breder ut sig över ett område som motsvarar 200 gånger jordens avstånd från solen. Astronomerna tror att gaserna och partiklarna i skivan under loppet av några årmiljoner kommer att samlas ihop till planeter, asteroider och kometer. Astronomerna tror att skivan kring TW Hydrae kan vara representativ för många andra unga stjärnor. Därför kan TW Hydrae också vara en bra modell för vad som sker i unga stjärnsystem och för hur vanligt vattenbärande planeter är.

Svenska Odin Herschels föregångare

Herschels arbete bygger vidare på observationer som den svenska satelliten Odin påbörjade för dryga tio år sedan. Odins sökande efter vatten väckte stort uppseende eftersom de mängder vatten satelliten hittade var mycket lägre än väntat.

Herschel är det största teleskop som någonsin skickats ut i rymden. Teleskopet har en spegel på 3,5 meter, att jämföra med exempelvis Hubble-teleskopets spegel som är 2,4 meter. Herschel kartlägger för första gången den pågående stjärnbildningen i vårt galaktiska grannskap. Teleskopet är det kraftfullaste existerande verktyget för att leta vatten i Vintergatan.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.