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Astrochemie: Wasserdampf als Zutat der Sternentstehung

Die Molekülwolke im Sternbild Stier

Wasser kommt überall vor in unserem Universum. Nicht nur als Eis auf Staubkörnchen, sondern auch in Form von Wasserdampf in der Nähe von Monden und Kometen, in Gebieten aktiver Sternentstehung oder sogar in aktiven galaktischen Kernen kann es beobachtet werden. Wie es allerdings in den dunklen, kalten Molekülwolken aussieht, und in welcher Form Wasser vorliegt, lange bevor sich Sterne bilden, war bis jetzt nicht genau bekannt. Dass der Prozess der Sternentstehung tatsächlich ein wenig nass und nicht nur eisig ist, haben nun Astronomen mit dem ESA-Weltraumteleskop Herschel gezeigt.

Die Molekülwolke im Sternbild Stier
Die Molekülwolke im Sternbild Stier | Die prästellare Gaswolke Lynds 1544 ist Teil einer großen Molekülwolke im Sternbild Stier und ist hier im unteren, linken Bildabschnitt zu sehen. Die Aufnahme wurde mit dem Weltraumobservatorium Herschel im infraroten Spektralbereich gemacht.
Das Beobachtungsziel der Wissenschaftler war die Molekülwolke Lynds 1544 im Sternbild Stier. Sie ist dunkel, was bedeutet, dass es noch keinen leuchtenden Stern in ihrem Inneren gibt. Wolken dieser Art sind für den optischen Wellenlängenbereich undurchsichtig, da ihr Gas und Staub das sichtbare Licht absorbieren. Für das Herschel Weltraumobservatorium, das im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums misst, sind derartige Wolken aber durchsichtig.

So war es möglich, bei einer Wellenlänge von rund 538 Mikrometern charakteristische Absorptions- und Emissionslinien von Wasserdampf im Zentrum von Lynds 1544 zu entdecken. Dabei sollte Wasser in solchen Wolken eigentlich nur in gefrorenem Zustand vorliegen, denn schließlich sind dort die Temperaturen von nur rund 20 Kelvin über dem absoluten Nullpunkt sehr niedrig.

Herschel konnte nun aber nicht nur Wasserdampf im Inneren der Wolke nachweisen, sondern auch seine Menge genauer festlegen. Demnach enthält die Molekülwolke Wasserdampf mit der 2000-fachen Masse der Erdozeane. Dieser Wasserdampf ist nicht etwa durch eine Temperaturerhöhung zustande gekommen, sondern durch die kosmische Strahlung, welche Wassereis von Staubkörnchen verdampft hat. Darüber hinaus zeigen die Beobachtungen, dass sich das Wasser auf das Zentrum der Wolke zubewegt. Obwohl Lynds 1544 also noch weit davon entfernt ist, einen leuchtenden Stern zu beherbergen, zieht sie sich bereits unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammen: Der erste Schritt auf dem Weg zun einem neuen Stern ist getan.

Der größte Wasseranteil in der Molekülwolke liegt trotzdem in gefrorener Form vor. Es gibt rund 2,6 Jupitermassen an Eis im gesamten System, was der rund drei milliardenfachen Masse der Erdozeane entspricht. Ein Teil dieses Wassers wird wohl Teil des zukünftigen, wahrscheinlich sonnenähnlichen Sterns werden – aber der Rest verbleibt als Wasservorrat für potenzielle Planeten.

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