Stjörnufræðingar sem notuðu ALMA útvarpssjónaukaröðina í Chile hafa komið auga á vatnsgufu í gas- og rykskífunni sem umlykur stjörnuna V883 Orionis. Vatnsgufunni svipar mjög til efnafræðilegrar uppbyggingar vatns á Jörðinni og annars staðar í sólkerfinu okkar. Uppgötvunin rennir stoðum undir þá tilgátu, að vatnið á Jörðinni sé ævafornt, eldra en sólkerfið okkar, og sé ættað úr skýinu sem myndaði sólkerfið.
„Við getum nú rakið uppruna vatns í sólkerfinu okkar áður en sólin okkar varð til,“ sagði John Tobin stjörnufræðingur við National Radio Astronomy Observatory í Bandaríkjunum og aðalhöfundur greinar sem birtist um uppgötvunina í tímaritinu Nature í dag.
Stjarnan sem rannsökuð var kallast V883 Orionis. Hún er um það bil 500 milljón ára gömul frumstjarna að fæðast úr gas- og rykskýi, skammt hjá Sverðþokunni í Órion, í um 1300 ljósára fjarlægð frá Jörðinni. Umhverfis hana er gas- og rykskífa að mynda sólkerfi og í henni er vatnsgufan sem mæld var.
Sólkerfi fæðist úr geimþoku. Úr þokunni þjappast stjarna og í kringnum hana gas- og rykskífa þar sem reikistjörnur verða til. Vatn á mismunandi formi er á mismunandi stöðum í skífunni en mælingar vísindamanna renna stoðum undir þá tilgátu að vatnið á Jörðinni hafi komið úr geimþokunni sjálfri, áður en Jörðin varð til. Mynd: ESO/L. Calcada.
Ráðgáta er hvar og hvenær vatnið á Jörðinni og í sólkerfinu okkar varð til. Ein leið til að finna út úr því er að skoða hlutfallið á milli þungs vatns og venjulegs vatns.
Vatn er sameind úr einu súrefnisatómi (O) og tveimur vetnisatómum (H2). Stundum getur tvívetni – ögn þyngri samsæta vetnis – komið í stað annars vetnisatómsins. Þá verður til þungt vatn (HDO).
Venjulegt vatn og þungt vatn verða til við mismunandi aðstæður í sólkerfisskýjum. Því er hægt að nota hlutfallið á milli þeirra til að rekja hvar og hvenær vatnið myndaðist.
Sem dæmi er hlutfall vatns og þungs vatns í halastjörnum í sólkerfinu okkar og á Jörðinni svipað. Það bendir til þess að vatnið á Jörðinni hafi borist hingað með halastjörnum, að minnsta kosti að hluta.
„V883 Orionis er týndi hlekkurinn sem við höfum verið að leita að,“ sagði Tobin. „Efnafræðileg uppbygging vatns í skífunni líkist mjög efnauppbyggingu vatns í halastjörnum í sólkerfinu okkar. Þetta rennir stoðum undir þá tilgátu að vatnið í sólkerfinu okkar hafi orðið til milljörðum ára fyrr í geimnum milli stjarnanna, áður en sólin okkar myndaðist, og erfst svo til óbreytt í halastjörnum og Jörðinni.“
Mælingar á vatni í sólkerfisskífum eru mjög snúnar því vatnið er alla jafna frosið og hreyfing sameindanna lítil. Auðveldara er að mæla vatnsgufu því frá henni berst geislun sem verður til þegar sameindirnar snúast hratt.
Auk þess er vatnsgufa aðallega nálægt miðju skífunnar, nálægt stjörnunni, í hlýrra umhverfi. Slík svæði eru oft hulin á bak við ryk úr skífunni sjálfri og of lítil til þess að sjónaukarnir okkar nemi þau.
Svo heppilega vill til að skífan í kringum V883 Orionis er óvenju heit eftir skyndilega orkulosun frá stjörnunni sem hitaði upp innstu hluta hennar og færðu snælínuna utar. Skyndihlýnunin dugði til þess að ísinn þurrgufaði, þ.e. breyttist úr ís í gufu, sem gerði okkur kleift að mæla hana.
Mælingar ALMA af skífunni í kringum V883 Orionis sem sýnir dreifingu þungs vatns (HDO), ryks (grænt) og kolmónoxíðs (blátt). Vatn frýs við hærra hitastig en kolmónoxíð svo aðeins er hægt að mæla það á gufuformi nálægt stjörnunni. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Stjörnufræðingarnir notuðu ALMA útvarpssjónaukaröðina í Chile í rannsókninni. Mælingarnar sýndu að vatnsgufan í skífunni er að minnsta kosti 1200 sinnum meiri en á Jörðinni.
Vonir standa til um að hægt verði að gera enn nákvæmari mælingar á vatni í fjarlægum sólkerfum með hjálp Extremely Large Telescope og METIS mælitækisins. Sjónaukinn verður tekinn í notkun síðar á þessum áratug.
Stjörnufræðingar finna sannanir um að vatnið á Jörðinni sé eldra en sólkerfið okkar
Sævar Helgi Bragason 08. mar. 2023 Fréttir
Stjörnufræðingar sem notuðu ALMA útvarpssjónaukaröðina í Chile hafa komið auga á vatnsgufu í gas- og rykskífunni sem umlykur stjörnuna V883 Orionis. Vatnsgufunni svipar mjög til efnafræðilegrar uppbyggingar vatns á Jörðinni og annars staðar í sólkerfinu okkar. Uppgötvunin rennir stoðum undir þá tilgátu, að vatnið á Jörðinni sé ævafornt, eldra en sólkerfið okkar, og sé ættað úr skýinu sem myndaði sólkerfið.
„Við getum nú rakið uppruna vatns í sólkerfinu okkar áður en sólin okkar varð til,“ sagði John Tobin stjörnufræðingur við National Radio Astronomy Observatory í Bandaríkjunum og aðalhöfundur greinar sem birtist um uppgötvunina í tímaritinu Nature í dag.
Stjarnan sem rannsökuð var kallast V883 Orionis. Hún er um það bil 500 milljón ára gömul frumstjarna að fæðast úr gas- og rykskýi, skammt hjá Sverðþokunni í Órion, í um 1300 ljósára fjarlægð frá Jörðinni. Umhverfis hana er gas- og rykskífa að mynda sólkerfi og í henni er vatnsgufan sem mæld var.
Sólkerfi fæðist úr geimþoku. Úr þokunni þjappast stjarna og í kringnum hana gas- og rykskífa þar sem reikistjörnur verða til. Vatn á mismunandi formi er á mismunandi stöðum í skífunni en mælingar vísindamanna renna stoðum undir þá tilgátu að vatnið á Jörðinni hafi komið úr geimþokunni sjálfri, áður en Jörðin varð til. Mynd: ESO/L. Calcada.
Ráðgáta er hvar og hvenær vatnið á Jörðinni og í sólkerfinu okkar varð til. Ein leið til að finna út úr því er að skoða hlutfallið á milli þungs vatns og venjulegs vatns.
Vatn er sameind úr einu súrefnisatómi (O) og tveimur vetnisatómum (H2). Stundum getur tvívetni – ögn þyngri samsæta vetnis – komið í stað annars vetnisatómsins. Þá verður til þungt vatn (HDO).
Venjulegt vatn og þungt vatn verða til við mismunandi aðstæður í sólkerfisskýjum. Því er hægt að nota hlutfallið á milli þeirra til að rekja hvar og hvenær vatnið myndaðist.
Sem dæmi er hlutfall vatns og þungs vatns í halastjörnum í sólkerfinu okkar og á Jörðinni svipað. Það bendir til þess að vatnið á Jörðinni hafi borist hingað með halastjörnum, að minnsta kosti að hluta.
„V883 Orionis er týndi hlekkurinn sem við höfum verið að leita að,“ sagði Tobin. „Efnafræðileg uppbygging vatns í skífunni líkist mjög efnauppbyggingu vatns í halastjörnum í sólkerfinu okkar. Þetta rennir stoðum undir þá tilgátu að vatnið í sólkerfinu okkar hafi orðið til milljörðum ára fyrr í geimnum milli stjarnanna, áður en sólin okkar myndaðist, og erfst svo til óbreytt í halastjörnum og Jörðinni.“
Mælingar á vatni í sólkerfisskífum eru mjög snúnar því vatnið er alla jafna frosið og hreyfing sameindanna lítil. Auðveldara er að mæla vatnsgufu því frá henni berst geislun sem verður til þegar sameindirnar snúast hratt.
Auk þess er vatnsgufa aðallega nálægt miðju skífunnar, nálægt stjörnunni, í hlýrra umhverfi. Slík svæði eru oft hulin á bak við ryk úr skífunni sjálfri og of lítil til þess að sjónaukarnir okkar nemi þau.
Svo heppilega vill til að skífan í kringum V883 Orionis er óvenju heit eftir skyndilega orkulosun frá stjörnunni sem hitaði upp innstu hluta hennar og færðu snælínuna utar. Skyndihlýnunin dugði til þess að ísinn þurrgufaði, þ.e. breyttist úr ís í gufu, sem gerði okkur kleift að mæla hana.
Mælingar ALMA af skífunni í kringum V883 Orionis sem sýnir dreifingu þungs vatns (HDO), ryks (grænt) og kolmónoxíðs (blátt). Vatn frýs við hærra hitastig en kolmónoxíð svo aðeins er hægt að mæla það á gufuformi nálægt stjörnunni. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Stjörnufræðingarnir notuðu ALMA útvarpssjónaukaröðina í Chile í rannsókninni. Mælingarnar sýndu að vatnsgufan í skífunni er að minnsta kosti 1200 sinnum meiri en á Jörðinni.
Vonir standa til um að hægt verði að gera enn nákvæmari mælingar á vatni í fjarlægum sólkerfum með hjálp Extremely Large Telescope og METIS mælitækisins. Sjónaukinn verður tekinn í notkun síðar á þessum áratug.
Upprunaleg frétt