Vermessen: Der Weg des Wassers im Sonnensystemen

Andreas Müller

09/03/202309/03/2023 aktualisiert 3 min

Diese künstlerische Darstellung zeigt die planetenbildende Scheibe um den Stern V883 Orionis. Im äußersten Teil der Scheibe ist das Wasser in Form von Eis gefroren und kann daher nicht leicht nachgewiesen werden. Ein Energieausbruch des Sterns heizt die innere Scheibe auf eine Temperatur auf, bei der das Wasser gasförmig ist, so dass die Astronomen und Astronominnen es nachweisen können. Das eingefügte Bild zeigt die beiden Arten von Wassermolekülen, die in dieser Scheibe untersucht wurden: normales Wasser mit einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatomen und eine schwerere Version, bei der ein Wasserstoffatom durch Deuterium, ein schweres Isotop des Wasserstoffs, ersetzt istCopyright: ESO/L. Calçada — Diese künstlerische Darstellung zeigt die planetenbildende Scheibe um den Stern V883 Orionis. Im äußersten Teil der Scheibe ist das Wasser in Form von Eis gefroren und kann daher nicht leicht nachgewiesen werden. Ein Energieausbruch des Sterns heizt die innere Scheibe auf eine Temperatur auf, bei der das Wasser gasförmig ist, so dass die Astronomen und Astronominnen es nachweisen können. Das eingefügte Bild zeigt die beiden Arten von Wassermolekülen, die in dieser Scheibe untersucht wurden: normales Wasser mit einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatomen und eine schwerere Version, bei der ein Wasserstoffatom durch Deuterium, ein schweres Isotop des Wasserstoffs, ersetzt ist
Copyright: ESO/L. Calçada

Charlotesville (USA) – Mit der Teleskopanlage Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben Astronomen und Astronominnen haben gasförmiges Wasser in der planetenbildenden Scheibe um den „Stern V883 Orionis“ entdeckt. Anhand der chemischen Signatur dieses Wassers kann die Reise des Wassers von sternbildenden Gaswolken zu Planeten erklärt werden. Die Erkenntnis lässt sich auch auf unser eigenes Sonnensystem übertragen und stützt die Idee, dass das Wasser auf der Erde sogar älter ist als unsere Sonne.

„Wir können jetzt die Ursprünge des Wassers in unserem Sonnensystem bis in die Zeit vor der Entstehung der Sonne zurückverfolgen“, erklärt John J. Tobin, Astronom am National Radio Astronomy Observatory in den USA. Tobin ist der Hauptautor der im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/s41586-022-05676-z) dazu veröffentlichten Studie.

Der Stern „V883 Orionis“ ist etwa 1300 Lichtjahre von der Erde entfernt. Entstanden ist er, wie die meisten Sterne, als eine Wolke aus Gas und Staub zu einem Stern kollabierte. Bei einem solchen Vorgang entsteht zusätzlich aus dem Material der Wolke eine Scheibe um den Stern, innerhalb derer im Laufe von vielen Millionen Jahren Materie verklumpt und so Kometen, Asteroiden und schließlich Planeten bildet.

Dieses Schema zeigt, wie eine Gaswolke kollabiert und einen Stern mit einer Scheibe um sich herum bildet, aus der sich schließlich ein Planetensystem bildet.Copyright: ESO/L. Calçada — Dieses Schema zeigt, wie eine Gaswolke kollabiert und einen Stern mit einer Scheibe um sich herum bildet, aus der sich schließlich ein Planetensystem bildet.
Copyright: ESO/L. Calçada

Mit der Teleskopanlage ALMA konnten die Astronomen und Astronominnen nun die chemischen Signaturen des Wassers und dessen Weg von der Sternentstehungswolke zu den Planeten vermessen.

Hintergrund
Wasser besteht normalerweise aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen. Tobins Team untersuchte eine etwas schwerere Version von Wasser, bei der eines der Wasserstoffatome durch Deuterium – ein schweres Isotop des Wasserstoffs – ersetzt ist. Da sich einfaches und schweres Wasser unter unterschiedlichen Bedingungen bilden, kann ihr Verhältnis dazu genutzt werden, um festzustellen, wann und wo das Wasser entstanden ist. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass dieses Verhältnis in einigen Kometen des Sonnensystems dem des Wassers auf der Erde ähnelt, was darauf hindeutet, dass Kometen Wasser auf die Erde gebracht haben könnten. Die Reise des Wassers von Wolken zu jungen Sternen und später von Kometen zu Planeten wurde bereits beobachtet, aber bisher fehlte die Verbindung zwischen den jungen Sternen und den Kometen. (Quelle: ESO)

Im System „V883 Orionis“ fanden die Forschenden nun das bislang fehlende Bindeglied: „Die Zusammensetzung des Wassers in der Scheibe ist der von Kometen in unserem eigenen Sonnensystem sehr ähnlich. Dies bestätigt die Idee, dass das Wasser in Planetensystemen vor Milliarden von Jahren vor der Sonne im interstellaren Raum entstanden ist und sowohl von Kometen als auch von der Erde relativ unverändert übernommen wurde“, so Tobin.

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