Voor het eerst is zwaar water gedetecteerd in een planeetvormende schijf rond een jonge ster. Dit levert sterk bewijs op dat dit water ouder is dan de ster zelf, en dat het erop lijkt dat deze stof afkomstig is uit de koude, donkere moleculaire wolk waaruit de ster is geboren.
Zwaar water is een isotopische vorm van water waarbij de waterstofatomen zijn vervangen door de zwaardere isotoop, deuterium. Hoewel de chemische en fysische eigenschappen vrijwel hetzelfde zijn als die van gewoon water, maakt het verschil in de massa van waterstofisotopen het ongeveer 10% dichter. Het wordt voornamelijk gebruikt in kernreactoren als neutronenmoderator vanwege het vermogen om hun energie te verminderen.
Wetenschappers hebben zwaar water gedetecteerd in de protoplanetaire schijf van gas en stof rond de jonge ster V883 Orionis met behulp van de 66-radiotelescooparray ALMA in Chili. V883 Ori bevindt zich op een afstand van 1350 lichtjaar en maakt deel uit van een sterrenhoop die is gevormd door de beroemde Orionwolk.
In ons zonnestelsel komt zwaar water voor in kometen, en de verhouding tussen zwaar en normaal water in een komeet kan de ontstaansgeschiedenis ervan onthullen. ‘Tot nu toe wisten we niet zeker of het meeste water in kometen en planeten oorspronkelijk werd gevormd in jonge schijven zoals V883 Ori of dat het oorspronkelijk afkomstig was uit oude interstellaire wolken’, zegt John Tobin van het Amerikaanse National Radio Astronomy Observatory.
ALMA-waarnemingen gaven het antwoord. Gewelddadige explosies en schokgolven van jonge sterren vernietigen zwaar water in planetaire schijven, waardoor het zich kan hervormen tot normaal water. Als dit rond V883 Ori was gebeurd, zou de verhouding tussen zwaar en normaal water zo laag zijn geweest als we in ons zonnestelsel zien.
‘Onze detectie bewijst ondubbelzinnig dat het water dat we in deze planeetvormende schijf zien ouder is dan de centrale ster en gevormd is tijdens de vroege stadia van ster- en planeetvorming. Dit is een belangrijke doorbraak in het begrijpen van de reis van water door het planeetvormingsproces en hoe dit water via vergelijkbare processen in ons zonnestelsel en mogelijk op aarde terechtkwam’, zegt Margot Limker van de Universiteit van Milaan, die leiding gaf aan de studie die gepubliceerd werd in het tijdschrift Nature Astronomy.
Dit betekent dat het water ouder is dan de ster zelf, en zelfs miljarden jaren ouder zou kunnen zijn, omdat het in de moleculaire wolk heeft verbleven die aanleiding gaf tot de Orionwolk in de vorm van ijs dat kleine stofkorrels bedekt.
V883 Ori is slechts 500.000 jaar oud en in 2023 werd voor het eerst water ontdekt in de omringende schijf. Hoewel er nog geen planeten in deze schijf zijn gedetecteerd, zullen alle kometen die mogelijk al zijn gevormd hetzelfde hoge aandeel zwaar water met zich meedragen.
De jonge leeftijd van de ster betekent dat er nog niet genoeg tijd is verstreken voordat het oude water zich heeft hervormd door verhitting in de schijf, maar dat tijdstip zal snel komen omdat er al explosies van de jonge ster zijn waargenomen. ALMA onderzocht in 2016 bijvoorbeeld het effect van zo’n explosie op de ‘sneeuwgrens’, het punt waar water in de schijf van V883 Ori van damp in ijs verandert.
‘De detectie van zwaar water bewijst de eeuwenoude oorsprong van water en vormt de ontbrekende schakel tussen interstellaire wolken, schijven, kometen en uiteindelijk planeten. Deze bevinding is het eerste directe bewijs dat interstellair water vanuit de wolken naar de materialen reist die onveranderd en intact planetaire systemen vormen’, legt Tobin uit.
