Er is iets vreemds aan de hand rond de rode gigantische ster CW Leonis (a.k.a. Diep in de koolstofrijke sluier van de ster hebben astronomen waterdamp gedetecteerd waar geen water zou mogen zijn.
CW Leonis is qua massa vergelijkbaar met de zon, maar veel ouder en veel groter. Het is de rode reus die het dichtst bij de zon staat en in zijn doodsstrijd heeft hij zich verborgen in een roetige, zich uitbreidende wolk van koolstofrijk stof. Deze lijkwade maakt CW Leonis bijna onzichtbaar voor het blote oog, maar bij sommige infraroodgolflengten is het het helderste object aan de hemel.
Water werd oorspronkelijk ontdekt rond CW Leonis in 2001 toen de Submillimeter Wave Astronomy Satellite (SWAS) de signatuur van water vond in de kille buitenste regionen van de stoffige omhulling van de ster bij een temperatuur van slechts 61 K. Dit water werd verondersteld bewijs te zijn voor verdamping kometen en andere ijzige objecten rond de uitdijende ster. Nieuwe waarnemingen met de SPIRE- en PACS-spectrometers op de Herschel Space Observatory laten zien dat er iets veel verrassender aan de hand is.
"Dankzij de uitstekende gevoeligheid en spectrale resolutie van Herschel konden we meer dan 60 lijnen water identificeren, wat overeenkomt met een hele reeks energetische niveaus van het molecuul", legt Leen Decin van de Universiteit van Leuven en leider van de studie uit. De nieuw ontdekte spectraallijnen geven aan dat de waterdamp zich niet allemaal in de koude buitenste omhulling van de ster bevindt. Een deel ervan is veel dichter bij de ster, waar de temperatuur 1000 K bereikt.
Er konden geen ijzige fragmenten bestaan die zo dicht bij de ster lagen, dus moesten Decin en collega's een nieuwe verklaring bedenken voor de aanwezigheid van de hete waterdamp. Waterstof is overvloedig aanwezig in de omhulling van gas en stof rond koolstofsterren zoals CW Leonis, maar de andere bouwsteen van water, zuurstof, is doorgaans gebonden aan moleculen zoals koolmonoxide (CO) en siliciummonoxide (SiO). Ultraviolet licht kan deze moleculen splitsen, waardoor hun opgeslagen zuurstof vrijkomt, maar rode reuzensterren produceren niet veel UV-licht, dus het moet ergens anders vandaan komen.
Het is bekend dat de stoffige enveloppen rond koolstofsterren klonterig zijn en dat blijkt de sleutel te zijn om de mysterieuze waterdamp te verklaren. De fragmentarische structuur van de lijkwade rond CW Leonis laat UV-licht vanuit de interstellaire ruimte de diepten van de sterrenomhulsel binnendringen. "Ruim binnen de envelop veroorzaken UV-fotonen een reeks reacties die de waargenomen distributie van water kunnen produceren, evenals andere, zeer interessante moleculen, zoals ammoniak (NH3)", zegt Decin. 'Dit is het enige mechanisme dat het volledige bereik van de watertemperatuur verklaart.'
De komende maanden zullen astronomen deze hypothese testen door Herschel te gebruiken om te zoeken naar bewijs van water nabij andere koolstofsterren.
