Die planetenbildende Scheibe HL Tauri, gesehen vom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) (Bildnachweis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Facchini et al.)
Astronomen haben entdeckt, dass eine Scheibe aus Gas und Staub, die einen jungen Stern umgibt, so viel Wasser enthält, dass die Ozeane der Erde dreimal gefüllt werden könnten.
Wasser, ein Schlüsselelement, das für die Entstehung und Erhaltung von Leben, wie wir es kennen, erforderlich ist, hat schon immer eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Planeten gespielt. Dies ist das erste Mal, dass Astronomen die Verteilung von Wasser in einer kühlen, stabilen Gasscheibe, der „protoplanetaren Scheibe“, kartieren konnten, die ideal für die Planetenbildung ist.
Das Team, das diesen Durchbruch erzielte, nutzte das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), um Wasserdampf, der in Gas und Staub eingeschlossen ist, in einer protoplanetaren Scheibe zu beobachten, die den sonnenähnlichen Stern HL Tauri umgibt, der 450 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Stier liegt.
„Ich hätte nie gedacht, dass wir ein Bild von Ozeanen aus Wasserdampf in der gleichen Region aufnehmen können, in der sich wahrscheinlich ein Planet bildet“, sagt Stefano Facchini
Forschungsleiter und Astronom an der Universität von Mailand, sagte in einer Erklärung. „Unsere Ergebnisse zeigen, wie das Vorhandensein von Wasser die Entwicklung eines Planetensystems beeinflussen kann, so wie es vor etwa 4,5 Milliarden Jahren in unserem eigenen Sonnensystem der Fall war.“
ALMA kommt in die Rille um HL Tauri
HL Tauri ist Teil einer der größten und der Erde am nächsten gelegenen Sternentstehungsregionen, der Taurus-Molekülwolke, die eine stellare Kinderstube mit Hunderten von neugeborenen Sternen, den T-Tauri-Sternen, enthält. Die Empfindlichkeit von ALMA ermöglichte es den Astronomen, die Verteilung von Wasser in verschiedenen Regionen der HL Tauri-Scheibe zu bestimmen.
Das größte Wasservolumen in der Scheibe wurde in einer gekrümmten Lücke gefunden, von der die Wissenschaftler schon seit einiger Zeit wissen. Es wird angenommen, dass ringförmige Rillen in der Scheibe entstehen, wenn sich Planeten bilden, die junge Sterne umkreisen und dabei Masse ansammeln wie ein Schneeball, der einen Hügel hinunterrollt. Die Entdeckung von Wasser in einer dieser Rillen legt nahe, dass es von den entstehenden Planeten angesammelt wird. Wenn das stimmt, hätte das Wasser die chemische Zusammensetzung der Planeten beeinflusst.
„Unsere jüngsten Bilder zeigen eine beträchtliche Menge an Wasserdampf in einer Reihe von Entfernungen vom Stern, die eine Lücke einschließt, in der sich derzeit möglicherweise ein Planet bilden könnte“, fügte Facchini hinzu.
Die Region des Weltraums, in der HL Tauri zu finden ist, aufgenommen im Rahmen des Digitized Sky Survey 2 (Bildnachweis: ESO/Digitized Sky Survey 2)
Diese Entdeckung stellt nicht nur eine wichtige Entwicklung in unserem Verständnis der Planetenbildung dar, sondern ist auch ein großer Erfolg für ALMA. Die Unterscheidung von Wasser in solch unglaublichen Entfernungen ist für bodengebundene Teleskope aufgrund der verdeckenden Wirkung des Dampfes in der Erdatmosphäre ziemlich schwierig.
ALMA besteht aus einer Reihe von Teleskopantennen, die sich in der Atacama-Wüste im Norden Chiles befinden. Auf einer Höhe von 4.999 Metern lebt ALMA hoch in der trockenen Atmosphäre Chiles und minimiert so die Auswirkungen von Wasserdampf auf seine Beobachtungen.
„Bislang ist ALMA die einzige Einrichtung, die Wasser in einer kühlen Scheibe, in der sich ein Planet bildet, räumlich auflösen kann“, so Wouter Vlemmings, Mitglied des Teams und Professor an der Chalmers University of Technology, in der Erklärung.
Astronomen werden vielleicht schon bald in der Lage sein, diese planetenbildende Scheibe in noch größerem Detail zu sehen. Nicht nur ALMA wird derzeit aufgerüstet, auch in Chile wird am Extremely Large Telescope (ELT) gearbeitet. Beide Instrumente könnten schon bald ihren Status „hoch und trocken“ nutzen, um den Astronomen zu helfen, die Rolle des Wassers bei der Planetenbildung besser zu verstehen.
„Es ist wirklich bemerkenswert, dass wir Wasserdampf in einer Entfernung von 450 Lichtjahren nicht nur nachweisen, sondern auch detaillierte Bilder einfangen und räumlich auflösen können“, sagte Leonardo Testi, Mitglied des Teams und Astronom an der Universität Bologna.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Donnerstag (29. Februar) in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
