moleculaire wolk

Nieuw onderzoek suggereert dat water verrassend snel na de oerknal ontstond. Al een miljard jaar na de totstandkoming van het universum zouden gas- en stofwolken in staat zijn geweest om grote hoeveelheden water voort te brengen.

Het is onmogelijk dat water direct na de oerknal ontstond. Want watermoleculen bevatten zuurstof en zuurstof kwam pas door toedoen van de eerste sterren tot stand. Vervolgens moest de zuurstof zich nog verspreiden en verenigen met waterstof. De totstandkoming van watermoleculen had dus tijd nodig. Maar wanneer ontstond water dan precies? Toch verrassend snel na de oerknal.

Moleculaire wolken
Tot die conclusie komen onderzoekers van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics nadat ze jonge moleculaire wolken bestudeerden. “We keken naar de chemie in jonge moleculaire wolken die duizend keer minder zuurstof bevatten dan onze zon,” vertelt onderzoeker Avi Loeb. “Tot onze verrassing ontdekten we daar net zoveel waterdamp als in ons eigen sterrenstelsel.”

Zware elementen
Het jonge universum miste elementen zwaarder dan waterstof en helium. De eerste generatie sterren genereerden deze zwaardere elementen, waaronder ook zuurstof. Vervolgens verspreidden deze elementen zich door het universum met behulp van stellaire winden en supernova-explosies. Het resulteerde in ‘eilandjes’ van gas die verrijkt waren met de zwaardere elementen. Zelfs deze eilandjes bevatten echter veel minder zuurstof dan het gas in de Melkweg vandaag de dag doet. Om te achterhalen of er desondanks significante hoeveelheden water konden ontstaan, bestudeerden de onderzoekers de chemische reacties die in de zuurstofarme omgeving van een moleculaire wolk kunnen leiden tot de totstandkoming van water. Ze ontdekten dat bij temperaturen van ongeveer 80 graden Fahrenheit (27 graden Celsius) water in overvloed kon ontstaan. En die temperatuur is niet vergezocht, zo stelt onderzoeker Shmuel Bialy. “Het universum was in het begin veel warmer dan vandaag en het gas was niet in staat om effectief af te koelen.” Onderzoeker Amiel Sternberg voegt toe: “De gloed van de kosmische achtergrondstraling was warmer en de gasdichtheid was hoger.”

“Je kunt significante hoeveelheden water in de gasfase opbouwen zelfs zonder veel verrijking van zware elementen”

Balans
“Je kunt significante hoeveelheden water in de gasfase opbouwen zelfs zonder veel verrijking van zware elementen,” stelt Bialy. Hoewel ultraviolet licht afkomstig van sterren watermoleculen opbrak, moet er na honderden miljoenen jaren een balans zijn ontstaan tussen de vernietiging van water en de totstandkoming van water. Volgens de onderzoekers moet waterdamp een miljard jaar na de oerknal in gas- en stofwolken al net zo overvloedig zijn voorgekomen als vandaag de dag.

Het werk van de onderzoekers is terug te vinden in het blad Astrophysical Journal Letters en beperkt zich tot water in de gasfase in moleculaire wolken waar later weer sterren en planeten uit kunnen ontstaan. Het onderzoek laat water in de vorm van ijs (de meest voorkomende vorm van water in ons sterrenstelsel) buiten beschouwing, net als het water dat onderdeel uitmaakt van planetaire systemen in wording.