Astronomer har hittat vattenånga kring en ung stjärna, just på avstånd där nya planeter kan vara på väg att bildas. Det är den hittills mest detaljerade kartläggningen av vatten i en stabil och sval skiva av stoft och gas, runt stjärnan HL Tau. Upptäckten är en framgång för superteleskopet Alma och för teknik som utvecklats på Chalmers.
Mätningarna avslöjar minst tre gånger så mycket vatten som i alla jordens hav. Det ligger i den inre delen av den skiva av gas, stoft och damm som omger den unga stjärnan HL Tauri. Den är inte mer än en miljon år gammal, och ligger 450 ljusår från jorden i stjärnbilden Oxen.
Astronomerna kunde bestämma fördelningen av vatten i olika regioner av skivan med hjälp av det stora teleskopet Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), som består av 66 antenner på 5000 meters höjd i Chile. Forskningsresultaten publiceras idag i tidskriften Nature Astronomy.
– Till dags dato är Alma den enda anläggningen som kan se fördelningen av vatten i en sval planetbildande skiva, säger Wouter Vlemmings, professor vid Chalmers och medförfattare.
– Det är särskilt roligt att i och med detta projekt kunna uppfylla ett av målen med Alma:s Band 5-mottagare, som utvecklades av GARD-gruppen (Group for Advanced Receiver Development) vid Onsala rymdobservatorium på Chalmers, tillägger han.
De nya observationerna utnyttjade Band 5- och Band 7-mottagarna på Alma. Band 5 har utvecklats av Chalmers med bidrag från ESO. Med dessa mottagare kunde Alma börja skåda i ett nytt frekvensområde, just med huvudsyfte att detektera och avbilda vatten i vår del av universum.
I denna studie observerade forskarlaget tre av vattnets spektrallinjer i mottagarnas två frekvensområden för att kartlägga gas vid olika temperaturer inom skivan.
– Det är verkligen spännande att se en bild som visar att vattenmolekyler frigörs från isiga dammpartiklar, säger Elizabeth Humphreys, astronom vid ESO som också deltog i studien.
Stoftkornen i skivan utgör frön för planetbildning genom att de kolliderar och klumpar ihop sig till allt större kroppar som kretsar runt stjärnan. Astronomer tror att stoftpartiklar fäster bättre vid varandra i områden där det är tillräckligt kallt för vatten att frysa – en idealisk plats för planetbildning.
– Våra resultat visar hur vatten kan påverka utvecklingen av ett planetsystem, precis som det gjorde för cirka 4,5 miljarder år sedan i vårt eget solsystem, säger Stefano Facchini, som ledde forskarlaget.
Mer om forskningen
Forskningsresultaten presenteras i artikeln “Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk” av Stefano Facchini med flera (https://doi.org/10.1038/s41550-024-02207w) i tidskriften Nature Astronomy.
Läs pressmeddelandet hos ESO: https://www.eso.org/public/sweden/news/eso2404/
Kontakter
Robert Cumming, astronom och kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, 070 4933114, robert.cumming@chalmers.se
Wouter Vlemmings, professor i radioastronomi, Chalmers, 031 772 63 54, wouter.vlemmings@chalmers.se
Bild
A (längst upp) Astronomer har identifierat vattenånga i en gas- och stoftskiva runt en ung stjärna, exakt i de områden där planeter kan vara på väg bildas. De blå områden i den här bilden visar vattenånga i de nya observationerna som gjorts med teleskopet Alma. Nära centrum av skivan och den unga stjärnan är gasen varmare och ljusare. Områden i rött observerades tidigare med Alma och visar fördelningen av stoft runt stjärnan.
Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Facchini m. fl.
