Hiilitähden ympäriltä löytyi kuumaa vesihöyryä

Elämänkaarensa lopulla olevan hiilipitoisen tähden IRC+10216 ympärillä olevassa kaasupilvessä on hyvin kuumaa vesihöyryä, osoittavat Euroopan avaruusjärjestön ESAn Herschel -avaruusteleskoopilla tehdyt havainnot. Vesihöyryn spektriviivoista päätellen kaasun lämpötila on noin 700 astetta. Aiemmin on oletettu että vesihöyry ei pysy kuumassa runsashiilisessä ympäristössä vetenä H2O vaan reagoi hiilen kanssa tuottaen hiilimonoksidia CO.
Hiilipitoiset tähdet keksittiin 150 vuotta sitten, jolloin oli opittu mittaamaan tähtien lähettämän valon spektrejä ja tunnistamaan niiden perusteella tähdessä olevia alkuaineita ja yhdisteitä. Hiilitähdet ovat väriltään hyvin punaisia ja niiden spektreissä on runsaasti hiiliyhdisteiden jälkiä mutta vähän esimerkiksi veden H2O tai titaanioksidi TiO:n viivoja, joita tavataan tavallisemmissa tähdissä.

Hiilipitoisen tähden IRC+10216 ympäriltä löydettiin vesihöyryä vuonna 2001. Silloin käytössä olleilla laitteilla löydettiin vain yksi spektriviiva jonka perusteella vapaana olevan vesihöyryn esiintymistä oli vaikea selittää. Monenlaisia teorioita toki esitettiin.

Toukokuussa 2009 avaruuteen lähetetyn ESAn Herschel-avaruusteleskoopin erottelukyky on huomattavasti aiempia parempi ja sillä on nopeassa ajassa tehty monia merkittäviä havaintoja. IRC+10216 –tähden spektristä pystyttiin erottamaan kymmeniä vesihöyrystä lähtöisin olevia spektriviivoja. Muutamat niistä voivat esiintyä vain hyvin korkeassa lämpötilassa, joka arvioidaan noin 700 celsiusasteeksi.

Korkea lämpötila merkitsee että vesihöyryn täytyy olla melko lähellä tähteä olevassa kuumassa ja nokisessa eli hiilipitoisessa alueessa. Tämä sulkee pois monia selityksiä veden olemassaololle kuten sen että se olisi tullut jäisten kappaleiden tuomana. Tällainen vesi jää kuuman kaasupilven ulkopuolelle.

Mahdollisesti kyseessä on ultraviolettisäteilyn aiheuttama fotokemiallinen reaktio, joka vapauttaisi jo sitoutuneet happimolekyylit. Kansainvälisen tutkijaryhmän mukaan uv-säteily olisi todennäköisimmin peräisin muualta avaruudesta, ei tähdestä itsestään. Jotta säteily pääsisi kaasukerroksen sisään, pitää siinä olla aukkoja eli kerros ei voisi olla yhtenäinen ja tiivis.

Havainto osoittaa että tämäntyyppisten punaisten tähtien astrokemiaa ei vielä ymmärretä kovin yksityiskohtaisesti. Parempi ymmärrys olisi toivottavaa, koska näiden hiilitähtien oletetaan olevan maapallon elämän perusaineen, hiilen, tärkein lähde.

(Nature 2.9.)