Originalveröffentlichung am 24.07.2023 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases
Zusammenfassung: Der Befund zeigt, daß ein Wasserreservoir für terrestrische Planeten vorhanden ist, die sich dort möglicherweise bilden
Wasser, Wasser, überall – nicht in Tropfen, sondern als Dampf. Wissenschaftler, die NASA’s James-Webb-Weltraum-teleskop benutzen, haben entdeckt, daß durstige Planeten im System PDS 70 Zugang zu einem Wasserreservoir haben. Wichtig ist, daß der Wasserdampf in einem Umkreis von 160 Millionen Kilometern um den Stern gefunden wurde – der Region, in der sich möglicherweise terrestrische Planeten wie die Erde bilden. (Die Erde umkreist unsere Sonne in 150 Millionen Kilometern Entfernung.)
PDS 70 ist kühler als unsere Sonne und wird auf ein Alter von 5,4 Millionen Jahren geschätzt. Der Stern beherbergt zwei bekannte Gasriesen, von denen mindestens einer noch Material akkretiert und wächst. Dies ist der erste Nachweis von Wasser in der terrestrischen Region einer Scheibe, von der bereits bekannt ist, daß sie zwei oder mehr Protoplaneten beherbergt.
Wasser ist für das Leben, wie wir es kennen, unentbehrlich. Die Wissenschaftler diskutieren jedoch darüber, wie es auf die Erde gelangt ist und ob dieselben Prozesse auch felsige Exoplaneten in der Umlaufbahn ferner Sterne hervorbringen könnten. Neue Erkenntnisse könnten sich aus dem 370 Lichtjahren entfernten Planetensystem PDS 70 ergeben. Der Stern besitzt sowohl eine innere als auch eine äußere Scheibe aus Gas und Staub, die durch eine 8 Milliarden Kilometer breite Lücke getrennt sind, und innerhalb dieser Lücke befinden sich zwei bekannte Gasriesen.
Neue Messungen mit MIRI (Mid-Infrared Instrument) durch NASA’s James-Webb-Weltraumteleskops haben Wasserdampf in der inneren Scheibe des Systems in einer Entfernung von weniger als 160 Millionen Kilometern vom Stern nachge-wiesen – der Region, in der sich möglicherweise felsige, irdische Planeten bilden. (Die Erde umkreist unsere Sonne in einer Entfernung von 150 Millionen Kilometern.) Dies ist der erste Nachweis von Wasser in der terrestrischen Region einer Scheibe, von der bereits bekannt ist, daß sie zwei oder mehr Protoplaneten enthält.
“Wir haben Wasser in anderen Scheiben gesehen, aber nicht so nah am Stern und in einem System, in dem sich gerade Planeten bilden. Vor Webb konnten wir diese Art von Messungen nicht durchführen”, sagt die Erstautorin Giulia Perotti vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg.
“Diese Entdeckung ist äußerst aufregend, da sie den Bereich untersucht, in dem sich typischerweise erdähnliche Gesteins-planeten bilden”, fügte MPIA-Direktor Thomas Henning, ein Mitautor der Studie, hinzu. Henning ist Ko-Projektleiter des MIRI (Mid-Infrared Instrument) von Webb, mit dem die Entdeckung gemacht wurde, und Leiter des MINDS-Programms (MIRI Mid-Infrared Disk Survey), das die Daten aufgenommen hat.
Eine wasserdampfhaltige Umgebung für die Bildung von Planeten
PDS 70 ist ein Stern vom Typ K, kühler als unsere Sonne, und wird auf ein Alter von 5,4 Millionen Jahren geschätzt. Das ist relativ alt im Vergleich zu Sternen mit planetenbildenden Scheiben, was die Entdeckung von Wasserdampf über-raschend macht.
Im Laufe der Zeit nimmt der Gas- und Staubgehalt der Planeten bildenden Scheiben ab. Entweder blasen die Strahlung und die Winde des Zentralsterns dieses Material heraus, oder der Staub wächst zu größeren Objekten heran, die schließ-lich Planeten bilden. Da in früheren Studien kein Wasser in den zentralen Regionen ähnlich alter Scheiben gefunden wurde, vermuteten die Astronomen, daß es die harte Strahlung des Sterns nicht überstehen könnte, was zu einer trockenen Umgebung für die Bildung von felsigen Planeten führen würde.
Die Astronomen haben noch keine Planeten in der inneren Scheibe von PDS 70 entdeckt. Sie sehen jedoch die Rohstoffe für die Bildung felsiger Welten in Form von Silikaten. Der Nachweis von Wasserdampf deutet darauf hin, daß felsige Planeten, wenn sie sich dort bilden, von Anfang an Wasser zur Verfügung haben.
“Wir finden eine relativ große Menge an kleinen Staubkörnern. In Kombination mit unserem Nachweis von Wasserdampf ist die innere Scheibe ein sehr spannender Ort”, sagt Mitautor Rens Waters von der Radboud Universität in den Niederlanden.
Welchen Ursprung hat das Wasser?
Die Entdeckung wirft die Frage auf, woher das Wasser stammt. Das MINDS-Team zog zwei verschiedene Szenarien in Betracht, um seine Entdeckung zu erklären.
Eine Möglichkeit ist, daß sich die Wassermoleküle dort bilden, wo wir sie entdecken, wenn sich Wasserstoff- und Sauer-stoffatome verbinden. Eine zweite Möglichkeit ist, daß eisbeschichtete Staubteilchen von der kühlen äußeren Scheibe in die heiße innere Scheibe transportiert werden, wo das Wassereis sublimiert und zu Dampf wird. Ein solches Transport-system wäre überraschend, da der Staub die große Lücke zwischen den beiden Riesenplaneten überwinden müsste.
Eine weitere Frage, die durch die Entdeckung aufgeworfen wurde, ist, wie Wasser so nahe am Stern überleben konnte, wo doch das ultraviolette Licht des Sterns alle Wassermoleküle zersetzen sollte. Höchstwahrscheinlich dient das umgebende Material, wie Staub und andere Wassermoleküle, als Schutzschild. Infolgedessen könnte das in der inneren Scheibe von PDS 70 entdeckte Wasser die Zerstörung überleben.
Schließlich wird das Team zwei weitere Webb-Instrumente, NIRCam (Nahinfrarotkamera) und NIRSpec (Nahinfrarot-spektrograph), zur Untersuchung des Systems PDS 70 einsetzen, um ein noch besseres Verständnis zu erhalten.
Diese Beobachtungen wurden im Rahmen des Guaranteed Time Observation program 1282 durchgeführt. Dieses Ergebnis wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisa-tion).
Innere Scheibe von PDS 70 (Künstlerischer Entwurf)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): PDS 70
- Sternbild: Centaurus
Über das Bild: Diese Illustration zeigt den Stern PDS 70 und seine innere protoplanetare Scheibe. Neue Messungen des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA haben Wasserdampf in einer Entfernung von weniger als 160 Millionen Kilo-metern von dem Stern entdeckt – in der Region, in der sich möglicherweise felsige, irdische Planeten bilden. Dies ist der erste Nachweis von Wasser in der terrestrischen Region einer Scheibe, von der bereits bekannt ist, daß sie zwei oder mehr Protoplaneten beherbergt, von denen einer oben rechts abgebildet ist.
Wasser in der protoplanetaren Scheibe von PDS 70 (MIRI Emissionsspektrum)
- Fast Facts
- Objekt
- Objektname(n): PDS 70
- Sternbild: Centaurus
Über das Bild: Ein Spektrum der protoplanetaren Scheibe von PDS 70, das mit MIRI (Mid-Infrared Instrument) von Webb aufgenommen wurde, zeigt eine Reihe von Emissionslinien von Wasserdampf. Die Wissenschaftler stellten fest, daß sich das Wasser in der inneren Scheibe des Systems befindet, in einer Entfernung von weniger als 160 Millionen Kilometer vom Stern – die Region, in der sich möglicherweise felsige, irdische Planeten bilden.
