Is ook in planetenstelsels buiten het onze bevroren water te vinden? Astronomen vermoedden al heel lang van wel, deels omdat ze bij andere sterren al water in gasvorm – waterdamp dus – hadden gedetecteerd. Maar nu is er ook hard bewijs: wetenschappers hebben de aanwezigheid van kristallijn waterijs ontdekt in de puinschijf rond een zonachtige ster die 155 lichtjaar van ons is verwijderd. De ontdekking is gebaseerd op gegevens die zijn verzameld met de Webb-ruimtetelescoop (Nature, 14 mei).
‘Webb heeft niet alleen zonder twijfel waterijs gedetecteerd, maar ook kristallijn waterijs, zoals dat eveneens te vinden is in de ringen van Saturnus of in de ijsdwergen in het buitengebied van ons zonnestelsel,’ aldus Chen Xie, hoofdauteur van het Nature-artikel en assistent-onderzoeker aan de Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland (VS). Al het bevroren water dat Webb heeft geregistreerd, is gebonden aan fijne stofdeeltjes in de puinschijf rond de ster.
Astronomen wachtten al tientallen jaren op deze doorslaggevende gegevens. ‘Toen ik 25 jaar geleden afstudeerde, vertelde mijn begeleider me dat er ijs in puinschijven moest zitten, maar voordat Webb er was hadden we geen instrumenten die gevoelig genoeg waren om deze waarnemingen te doen’, zegt co-auteur Christine Chen, astronoom bij het Space Telescope Science Institute in Baltimore. ‘Het meest opvallende is dat deze gegevens lijken op andere recente Webb-waarnemingen van Kuipergordelobjecten in ons eigen zonnestelsel.’
Waterijs is een belangrijk ingrediënt in de schijven rond jonge sterren. Het is van grote invloed op de vorming van reuzenplaneten en wordt door kleine hemellichamen zoals kometen en planetoïden ook aan al volgroeide rotsachtige planeten geleverd. Nu waterijs bij een andere ster is gedetecteerd, kunnen astronomen gaan onderzoeken welke processen zich in andere planetenstelsels dan het onze afspelen.
De onderzochte ster, die te boek staat als HD 181327, is aanzienlijk jonger dan onze zon. Zijn leeftijd wordt geschat op slechts 23 miljoen jaar. Ter vergelijking: onze zon is 4,6 miljard jaar oud. De ster is ook iets zwaarder en heter dan de zon.
De Webb-waarnemingen laten zien dat er een aanzienlijke leemte zit tussen de ster en zijn puinschijf. Verder naar buiten lijkt deze schijf op de Kuipergordel van ons zonnestelsel, waar zich dwergplaneten, kometen en andere brokken ijs en gesteente bevinden. Miljarden jaren geleden heeft onze Kuipergordel er waarschijnlijk ongeveer net zo uitgezien als de puinschijf rond HD 181327.
Het waterijs is niet gelijkmatig verdeeld over de puinschijf: het meeste bevindt zich in het koudste deel van de schijf, dat het verst van de ster verwijderd is. Verder naar binnen troffen de onderzoekers minder waterijs aan. Het lijkt erop dat zich in het hart van de puinschijf iets sneller bevroren waterdeeltjes vormen dan dat er door onderlinge botsingen verdampen. In de directe omgeving van de ster heeft Webb bijna geen ijsdeeltjes gedetecteerd. Waarschijnlijk zijn de ijzige deeltjes daar verdampt onder invloed van het ultraviolette licht van de centrale ster. (EE)
NASA Webb Identifies Frozen Water in Young Star System