Herschel findet viel Wasser in jungem Planetensystem
Astronomen aus den Niederlanden und den USA haben in einer protoplanetaren Scheibe Hinweise auf ein großes Wasserreservoir entdeckt.
In der Staubscheibe um den jungen T-Tauri-Stern TW Hydrae wiesen Forscher eine Wassermenge von 0,5 Prozent der irdischen Ozeane nach. Insgesamt dürfte sich in der Scheibe vorsichtigen Schätzungen zufolge jedoch die Masse mehrerer tausend Erdozeane in Form von Eis und Dampf verbergen.
Abb.: Die Schneegrenze in einem jungen Planetensystem beschreibt, wo eher steinige und wo eisdominierte Planetesimale entstehen. Heute reihen sich bei uns alle Gasriesen außerhalb dieser Grenze ein. (Bild: P. Huey / Science)
Die Wissenschaftler bestimmten dafür das Gasemissionsspektrum mit dem Heterodyne Instrument for the Far-Infrared (Hifi) an Bord des Esa-Observatoriums Herschel. Um den Stern in einem Abstand von 175 Lichtjahren entdeckten Heidelberger Astronomen 2007 auch den bis dahin jüngsten Exoplaneten, der sich in einer Staubscheibe mit besonders ausgeprägten Emissionslinien bewegt.
Das Wasser fanden die Astronomen jetzt in einem Bereich, der 115 Astronomische Einheiten oder rund 60 Prozent der protoplanetaren Scheibe umfasst. Sie lässt sich anhand von Modellen in drei Gebiete unterteilen: Direkt um den Stern sorgt hochenergetische UV- und Röntgenstrahlung dafür, dass Eis sublimieren oder photodissoziieren kann. Weiter draußen dagegen ist es dafür zu kalt, wodurch der Großteil des Wassers nur als Eis vorliegt. Dazwischen sind beide Prozesse im Gleichgewicht, wodurch hier viel Wasserdampf stabil bleibt.
Zudem bestimmten die Astronomen das Verhältnis der beiden Spinisomere des Wassers anhand ihrer spektralen Signaturen. Diese unterscheiden sich aufgrund der Ausrichtung der Spinvektoren in den beiden Wasserstoffatomen. Die Spinisomere mit paralleler und antiparalleler Ausrichtung können sich in der Gasphase nicht ineinander umwandeln und gelten deshalb als über lange Zeiträume stabil. Dennoch unterscheidet sich ihr Verhältnis in den kühlen Bereichen der Staubscheibe um HW Hydrae stark von dem auf Kometen unseres Sonnensystems. Die Forscher folgern daraus, dass die Kometen mit der Zeit Wasser aus allen Gebieten des Sonnensystems aufsammelten und auch auf den Planeten verteilten.
Karl Urban
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