Nederlandse astronoom Ewine van Dishoeck (Universiteit Leiden, Nederland), samen met een internationaal team van collega's, heeft een overzicht geschreven van alles wat we weten over water in interstellaire wolken dankzij het Herschel-ruimteobservatorium. Het artikel, gepubliceerd in het tijdschrift Astronomie en astrofysica , vat bestaande kennis samen en geeft nieuwe informatie over de herkomst van water op nieuwe, mogelijk bewoonbaar, s werelds. Het artikel zal naar verwachting de komende twintig jaar als naslagwerk dienen.

Hoe en waar water wordt gevormd in de interstellaire ruimte en hoe het uiteindelijk op een planeet als de aarde terechtkomt, was 10 jaar geleden niet goed begrepen. Een reden hiervoor is dat waarnemingen met telescopen op de grond worden beïnvloed door waterdamp in onze eigen atmosfeer. In 2009, ESA lanceerde de verre-infrarood-ruimtetelescoop Herschel. Een van de belangrijkste doelen van Herschel was om water in de ruimte te onderzoeken. Herschel was in dienst tot 2013. Van bijzonder belang was het onder Nederlandse leiding gebouwde HIFI-instrument, ook wel de 'moleculejager' genoemd. op basis van de watergegevens van Herschel zijn tientallen wetenschappelijke artikelen gepubliceerd. Nu zijn deze resultaten gecombineerd en uitgebreid met nieuwe inzichten.

De nieuwe studie beschrijft de reis van water door het stervormingsproces, met inbegrip van de tussenstadia die, tot nu, minder aandacht hadden gekregen. Het artikel laat zien dat het meeste water wordt gevormd als ijs op kleine stofdeeltjes in koude en ijle interstellaire wolken. Wanneer een wolk instort tot nieuwe sterren en planeten, dit water wordt grotendeels geconserveerd en snel verankerd in stofdeeltjes ter grootte van kiezelstenen. In de roterende schijf rond de jonge ster, deze kiezelstenen vormen vervolgens de bouwstenen voor nieuwe planeten.

Verder, de onderzoekers hebben berekend dat de meeste nieuwe zonnestelsels worden geboren met genoeg water om enkele duizenden oceanen te vullen. Ewine van Dishoeck:"Het is fascinerend om te beseffen dat als je een glas water drinkt, de meeste van die moleculen zijn meer dan 4,5 miljard jaar geleden gemaakt in de wolk waaruit onze zon en de planeten zijn ontstaan."

Veel van de eerdere resultaten van Herschel waren gericht op de hete waterdamp die prominent aanwezig is en overvloedig wordt geproduceerd in de buurt van vormende sterren. Maar dat hete water gaat verloren in de ruimte door de krachtige uitstromen van de jonge ster. Tijdens het schrijven van de recensie, de onderzoekers kregen steeds meer inzicht in de chemie van de koude waterdamp en het ijs. Bijvoorbeeld, ze konden aantonen dat interstellair ijs laag voor laag op stofdeeltjes groeit. Zij baseerden deze conclusie op de zwakke signalen van zwaar water (HDO en D ₂ O in plaats van H ₂ O).

In de toekomst, onderzoekers hopen meer water in het heelal te kunnen bestuderen, vooral bij het vormen van planetaire systemen. Echter, dat kan even duren. De volgende ruimtetelescoop vergelijkbaar met Herschel staat gepland om niet eerder dan 2040 gelanceerd te worden. Ewine van Dishoeck:"Er was een kans dat er rond 2030 een 'watertelescoop' de ruimte in zou gaan, maar dat project werd geannuleerd. Dat is jammer, maar het was voor ons team een ​​extra reden om het wateroverzicht te schrijven. Op die manier hebben we een collectieve herinnering voor als er een nieuwe missie langskomt."

Bovendien, eind 2021, de James Webb-ruimtetelescoop wordt gelanceerd. Het zal het MIRI-instrument bevatten, gebouwd door Europees-VS partnerschap, die een deel van de waterroutekaart kan onthullen dat tot nu toe buiten bereik is gebleven. MIRI zal warme waterdamp kunnen detecteren in de binnenste zones van stofschijven. Medeauteur Michiel Hogerheijde (Universiteit Leiden en Universiteit van Amsterdam):"Herschel heeft al laten zien dat planeetvormende schijven rijk zijn aan waterijs. Met MIRI kunnen we dat spoor nu volgen naar de gebieden waar aardachtige planeten worden gevormd."

De ALMA-telescopen in Chili kunnen vanaf de grond waterdamp in de ruimte waarnemen. Dit omvat water in verre sterrenstelsels waar de waterlijnen zijn verschoven van die in de atmosfeer van de aarde. Co-auteur Lars Kristensen (Universiteit van Kopenhagen, Denemarken) voegt toe:"Dankzij de erfenis van Herschel, we kunnen deze ALMA-gegevens veel beter interpreteren."

"Water in stervormingsgebieden:natuurkunde en scheikunde van wolken tot schijven zoals onderzocht door Herschel-spectroscopie" is geaccepteerd voor publicatie in Astronomie en astrofysica .