Künstlerische Darstellung des jungen Sterns NGC 1333 IRAS4B | Copyright: NASA/JPL-Caltech/R.Hurt(SSC)Garching/ Deutschland - In einer Scheibe um einen jungen sonnenähnlichen Stern haben Wissenschaftler gewaltige Wassermengen entdeckt. Die sogenannte protoplanetare Scheibe, in der später vermutlich Planeten geboren werden, beinhaltet hundertmal mehr Wasser als alle Ozeane der Erde zusammen. Die Beobachtungen werfen auch ein neues Licht auf die immer noch rätselhafte Herkunft von Wasser in unserem eigenen Sonnensystem.
Die Entdeckung des Wassers in Form von heißem Wasserdampf innerhalb der Scheibe gelang Forschern um Ewine van Dishoeck vom "Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik" (MPE) und dem "Leiden Observatorium" sowie Jes Jørgensen vom "Argelander Institut" an der "Universität Bonn" und von der "Universität Kopenhagen" mit dem IRAM-Interferometer auf dem Plateau de Bure in den französischen Alpen und wurden jetzt im Fachmagazin "The Astrophysical Journal" veröffentlicht.
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Ein Großteil des Wassers in den irdischen Ozeanen stammt sehr wahrscheinlich aus einer überaus instabilen molekularen Wolke, aus der einst unser Planetensystem entstand. Wo sich das Wasser allerdings genau gebildet hat und wie die einzelnen Moleküle schließlich vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren ihren Weg von der riesigen Wolke auf einen so winzigen Himmelskörper wie die Erde fanden, zählt zu den wichtigsten Fragen unserer Ursprungsgeschichte (...wir berichteten).
Radiobild des Sterns NGC 1333 IRAS4B, aufgenommen mit dem IRAM-Interferometer. Der Rahmen links oben zeigt den spektralen Fingerabdruck des Wassermoleküls, das untere Rahmen die Verteilung von Wasser innerhalb der protoplanetaren Scheibe selbst. | Copyright: Ewine van Dishoeck/Jes JørgensenIn der Umgebung von NGC 1333 IRAS4B, einem jungen Stern, der sich erst vor ungefähr 10.000 bis 50.000 Jahren bildete, fahndeten die Astronomen nach schwereren Wassermolekülen (H218O). Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, dass ein Großteil des entdeckten Wasserdampfes in der rotierenden Scheibe steckt und sich in einem Abstand von 25 Astronomischen Einheiten (AE = Abstand zw. Erde und Sonne = rund 150 Millionen Km) um den jungen Stern befindet. Das entspricht etwa der Distanz des Planeten Neptun zur Sonne.
"Frühere Beobachtungen dieses jungen Sterns hatten die Theorie nahegelegt, dass das Wasser vor allem aus der molekularen Wolke stammt und in Form von Gas regenähnlich auf die Scheibe nieseln könnte, um sich dort zu sammeln. Die IRAM-Daten beweisen nun allerdings, dass die Menge an Wasser innerhalb der Scheibe von NGC 1333 IRAS4B hundert Mal größer ist, als es Modelle des oben genannten Szenarios vorhersagen - das entspricht damit dem Hundertfachen der in unseren Weltmeeren enthaltenen Wassermenge", so die Pressemeldung der "Max-Planck-Gesellschaft" (mpg.de).
"Das Wasser ist sehr wahrscheinlich in einer heißen Schicht direkt über der mittleren Ebene der Scheibe zu finden, wo der Großteil des vorhandenen Sauerstoffs durch chemische Reaktionen in Wassermoleküle eingeschlossen ist", erläutert die Astronomin Ewine van Dishoeck. "Im Gegensatz zu anderen Szenarien deuten unsere Beobachtungen darauf hin, dass die meisten Wassermoleküle in gefrorenem Zustand in die Scheibe eintreten, bedingt durch den Aufenthalt in der kalten, kollabierenden molekularen Wolke. Die hohen Temperaturen in der Scheibe so nahe an dem jungen Stern sorgen allerdings schnell dafür, dass dieser eisige Mantel verdampft."
"Die Beobachtungen des Wasserdampfes innerhalb der Scheibe haben einen völlig neuen Weg eröffnet, Wasser in jungen Sonnensystemen zu erforschen - komplementär zu den Beobachtungen, die mit Satelliten möglich sind", erklärt Jes Jørgensen, Hauptautor des Artikels. Nur das IRAM- Interferometer ist derzeit in der Lage, diese überaus schwachen Signale des Wasserisotops einzufangen und in Bilder umzuwandeln.
Zudem operiert das Instrument bei Wellenlängen, die es ermöglichen, noch viel tiefer in diese Scheiben hineinzublicken. "Dabei lassen sich auch die physikalischen und chemischen Prozesse studieren, welche die Frühphasen dieser Scheiben entscheidend mitbestimmen und höchst wahrscheinlich auch den Ausgangspunkt für spätere Planetenentstehungen bilden", so Jørgensen.
In den nächsten drei Jahren wird der Satellit Herschel viele molekulare Wolken unserer Milchstraße und anderer Galaxien nach normalen Wasservorkommen absuchen. Zusammen mit erdgebundenen Beobachtungen wird es Astronomen auf diese Weise dann möglich sein, noch genauer zu bestimmen, wo, wie viel und in welcher Phase Wasser in der Entwicklung eines jungen Sterns und seiner Planeten eine entscheidende Rolle spielt.
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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / mpg.de
