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HERSCHEL
Große Wassermengen in protoplanetarer Scheibe
von Stefan Deiters
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21. Oktober 2011

Mit Hilfe des europäischen Infrarot-Weltraumteleskops Herschel haben Astronomen in der protoplanetaren Staubscheibe um einen jungen Stern Wasserdampf nachgewiesen. Dies deutet auf das Vorhandensein von Eis auf den Staubkörnern in der Scheibe hin. Mit dem so gebundenen Wasservorrat ließen sich nach Ansicht der Astronomen Tausende Ozeane füllen.

TW Hydrae

So könnte die protoplanetare Scheibe um TW Hydrae aussehen.  Bild: NASA / JPL-Caltech

Ziel der Beobachtungen des europäischen Infrarot-Weltraumteleskops Herschel war der zwischen fünf und zehn Millionen Jahre alte Stern TW Hydrae in 176 Lichtjahren Entfernung. Der Stern ist von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben, in der sich eventuell Planeten bilden. Auch die Planeten unseres Sonnensystems entstanden, so die Theorie der Astronomen, aus einer solchen rotierenden Scheibe. Diese bestand aus dem Material, das von der Entstehung unserer Sonne übrig geblieben war.

Mit Hilfe des Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI) an Bord von Herschel ist es Astronomen nun gelungen, die Signatur von Wasserdampf in der Staubscheibe um TW Hydrae nachzuweisen. Dieser entsteht nach Ansicht der Forscher, wenn mit Eis überzogene Staubkörner durch die ultraviolette Strahlung erwärmt werden. Hinweise auf Wasserdampf wurden in der gesamten Scheibe um TW Hydrae entdeckt - obwohl die Signatur etwas schwächer war, als die Astronomen erwartet hatten. Trotzdem spricht die Beobachtung für ein beachtliches Reservoir an Wasser in der Umgebung von TW Hydrae. Dieses könnte dann einmal den Planeten des Systems zur Verfügung stehen.

"Die Entdeckung von Wasser an Staubkörner in der gesamten Scheibe lässt sich auch mit Geschehnissen in unserem Sonnensystem in Verbindung bringen", so Michiel Hogerheijde von der Universität in Leiden in den Niederlanden, der die Untersuchung leitete. "Hier haben sich über viele Millionen Jahre aus solchen Staubkörnern Kometen gebildet. Von diesen Kometen glauben wir, dass sie eine wichtige Quelle für Wasser auf den Planeten waren." Erst kürzlich war mit Herschel der Nachweis gelungen, dass das Wasser im Kometen Hartley 2 dem Wasser in den Ozeanen der Erde gleicht (astronews.com berichtete).

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Die Wissenschaftler haben die neuen Herschel-Beobachtungen mit Daten von bodengestützten Teleskopen und denen des NASA-Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer kombiniert und dann versucht,  mit Hilfe umfangreicher Simulationen abzuschätzen, wie groß das Wasserreservoir in der protoplanetaren Scheibe um TW Hydrae ist. Nach ihren Resultaten sollte es ausreichen, um die Ozeane der Erde mehrere 1000-mal zu füllen.

"Wir haben schon Beobachtungszeit mit Herschel genehmigt bekommen, um die Regionen um drei weitere Sterne zu untersuchen, in denen Planeten entstehen", so Hogerheijde. "Wir vermuten, dass wir in Sachen Wasserentdeckung da ganz ähnliche Ergebnisse erzielen werden. Da die Objekte aber bis zu dreimal weiter entfernt sind, werden wir deutlich länger beobachten müssen."

Die jetzt in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Beobachtungen sind nach Ansicht der Wissenschaftler ein wichtiger Beitrag zum besseren Verständnis der Rolle von Wasser in protoplanetaren Scheiben und liefern auch neue Hinweise zur Beantwortung der Frage, wie Wasser einmal auf unseren Planeten gelangt ist.

"Mit Herschel können wir den Weg des Wassers bei allen Schritten der Stern- und Planetenentstehung verfolgen", so Göran Pilbratt, Herschel-Projektwissenschaftler bei der ESA. "Hier untersuchen wir das 'Rohmaterial' für die Planetenentstehung und dies ist entscheidend, wenn man verstehen will, wie sich Planetensysteme wie unser Sonnensystem einmal gebildet haben."

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siehe auch
Herschel: Stammt das irdische Wasser von Kometen? - 6. Oktober 2011
IRAM: Große Mengen Wasser um jungen Stern - 9. Februar 2010
VLT: Planeten in junger Staubscheibe? - 9. September 2008
Extrasolare Planeten: Jüngster Exoplanet entdeckt - 3. Januar 2008
Spitzer: Organische Substanzen um junge Sonne - 14. März 2008
Spitzer: Wasserdampf-Regen um neue Sonne - 4. September 2007
Ferne Welten - auf der Suche nach extrasolaren Planeten und der zweiten Erde
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Herschel, Seite der ESA
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