Hoeveelheid
water melkweg bepaald
Interessant
voor begrijpen van planeetvorming - 19-04-2001
De
ISO-satelliet van het Europese ruimteagentschap blijft resultaten
boeken, ook al werd het al in 1998 uit bedrijf genomen. Italiaanse
en Spaanse astronomen hebben de gegevens die door de satelliet werden
verzameld nu gebruikt om te bepalen hoeveel water zich in de koude
delen van ons sterrenstelsel bevindt.
De
ISO, of Infrared Space Observatory
werd in 1995 gelanceerd door het Europese ruimteagentschap ESA gelanceerd
om de IRAS te vervangen, de waarnemer die door de VS, Nederland en
het Verenigd Koninkrijk de ruimte was ingeschoten en in 1983 de infrarode
studie van de hemel op gang had getrokken.
De ruimte bekijken door een infrarode bril levert interessante informatie
op omdat zo objecten bekeken kunnen worden die te koud zijn om veel
zichtbare straling te genereren of verstopt zitten achter stofwolken.
Bovendien kan door het infrarode spectrum te bekijken, vastgesteld
worden of bepaalde soorten moleculen in de ruimte voorkomen. Dankzij
ISO kon voor het eerst van 20 moleculen worden aangetoond dat zij
in vaste vorm in de ruimte voorkomen. Enkele daarvan bleken complexe
koolstofgebaseerde moleculen te zijn, wat meteen aantoonde dat tussen
de sterren organische scheikundige reacties gebeuren.
Het water
op aarde is grotendeels afkomstig uit de ruimte, maar voor ISO werd
gelanceerd kon niet worden bepaald hoe de kosmische watercyclus precies
in elkaar zit.
Die kwestie is nu uitgeklaard. Het eerste ingrediënt, waterstof, werd
in de Oerknal geproduceerd and wordt in heel het heelal aangetroffen.
Zuurstof wordt door sterren aangemaakt en werd door gebeurtenissen
als supernovae door het universum verspreid. In grote planeetvormende
stofwolken - zoals de vaak bestudeerde Orionnevel
- worden deze twee elementen verbonden en worden grote hoeveelheden
water aangemaakt. De Orionnevel levert zo per dag genoeg water aan
het universum om alle oceanen van de aarde 60 keer te vullen. Daarna
komen de watermoleculen zowat overal terecht: op kometen, asteroïden
en planeten en in de centra van sterrenstelsels.
Met deze vaststellingen, die dateren van 1997, waren alle vragen echter
niet opgelost. Vooral over de aanwezigheid van water in de koudste
regionen van de Melkweg bleven twijfels bestaan. Daar vormen zich
geen massieve sterren, zodat er ook geen sterke warmtebronnen aanwezig
zijn en de gemiddelde temperatuur -263°C bedraagt, amper 10°C boven
het absolute nulpunt. Water in de vorm van ijs kan men in dergelijke
gebieden wel opsporen, maar dat ligt heel wat moeilijker voor waterdamp,
dat ook in deze omstandigheden voorkomt. De vraag was alleen: in welke
mate?
Daarbij werd aangenomen dat de regel ‘hoe kouder, hoe minder water’
ook hier opging. Maar eerst moest een methode gevonden worden om waterdamp
te detecteren. Andrea Moneti en collega’s sloegen erin de vingerafdruk
die zich in licht dat door waterdamp is gereisd te identificeren,
én, niet minder belangrijk, vonden de relevante gegevens terug in
het enorme ISO-archief.
Daaruit konden zij afleiden dat ook waterdamp overvloedig voorkomt
in de koude regionen van de Melkweg. Meteen was ook een eerste betrouwbare
schatting van de hoeveelheid water in de koude gebieden beschikbaar,
en daarmee een schatting voor ons volledige sterrenstelsel.
Water blijkt in koude gebieden bovendien in dezelfde mate voor te
komen als in warmere regio’s. Dat was een verrassende vaststelling,
die komaf maakte met de idee dat watermoleculen in stand gehouden
worden door processen die zich alleen in een wat warmere omgeving
kunnen afspelen. Water blijkt zelfs, na moleculair waterstof en koolstofmonoxide,
de meest voorkomende molecule in de Melkweg te zijn.
Daarnaast kon men aantonen dat 99% van het water zich als ijs op stofdeeltjes
vastzet, en dat 1% als waterdamp voorkomt. Dat heeft dan weer belangrijke
implicaties voor de studie van de vorming van planetaire stelsels.
Het verschaft de onderzoekers nieuwe gegevens over de rol die water
speelt in de vorming van deze ruimteobjecten. Zo hoopt men bv. een
antwoord te krijgen op de vraag wat water te maken heeft met de vorming
van een dampkring, en of het water op kometen dezelfde kenmerken vertoont
als de watermoleculen in de protoplanetaire stofwolken, of eerder
‘bewerkt’ lijkt zoals het water in de dampkring.
(DdV)
Aansluitende artikels:
‘Cellen’ uit interstellair stof - 30-01-2001
Related links:
The
ISO archive
Koud
water in het heelal
ISO
als astrochemisch instrument
©
David de Vaal
