Det är något konstigt som händer runt den röda jättestjärnan CW Leonis (d.v.s. Djupt i stjärnans kolrika slöja har astronomer upptäckt vattenånga där inget vatten borde vara.
CW Leonis liknar massan som solen, men mycket äldre och mycket större. Det är den närmaste röda jätten till solen, och i sin dödsfall har den gömt sig i ett sotigt, expanderande moln av kolrikt damm. Denna hölje gör CW Leonis nästan osynlig för det blotta ögat, men vid vissa infraröda våglängder är det det ljusaste objektet på himlen.
Vatten upptäcktes ursprungligen runt CW Leonis 2001 när Submillimeter Wave Astronomy Satellite (SWAS) fann signaturen för vatten i de kyliga yttre räckorna till stjärnans dammiga kuvert vid en temperatur på endast 61 K. Detta vatten antogs vara bevis för att förångas kometer och andra isiga föremål runt den expanderande stjärnan. Nya observationer med SPIRE- och PACS-spektrometrarna på Herschel Space Observatory avslöjar att det är något mycket mer överraskande som pågår.
"Tack vare Herschels fantastiska känslighet och spektrala upplösning kunde vi identifiera mer än 60 vattenlinjer, vilket motsvarar en hel serie av energinivåer i molekylen," förklarar Leen Decin från University of Leuven och studien. De nyligen upptäckta spektrallinjerna indikerar att vattenångan inte är alla i stjärnans kalla yttre hölje. En del av det ligger mycket närmare stjärnan, där temperaturen når 1000 K.
Inga isiga fragment kunde existera så nära stjärnan, så Decin och kollegor var tvungna att komma med en ny förklaring till närvaron av varmvattenånga. Väte finns rikligt i kuvertet med gas och damm som omger kolstjärnor som CW Leonis, men den andra byggstenen av vatten, syre, är vanligtvis bunden i molekyler som kolmonoxid (CO) och kiselmonoxid (SiO). Ultraviolett ljus kan dela upp dessa molekyler och släppa sitt lagrade syre, men röda jättestjärnor gör inte mycket UV-ljus så det måste komma någon annanstans.
De dammiga kuverten runt kolstjärnor är kända för att vara klumpiga, och det visar sig vara nyckeln till att förklara den mystiska vattenångan. Den plåstrade strukturen i höljet runt CW Leonis låter UV-ljus från det interstellära utrymmet in i stjärns kuvert. ”Väl inne i kuvertet utlöser UV-fotoner en uppsättning reaktioner som kan producera den observerade distributionen av vatten, liksom andra, mycket intressanta molekyler, till exempel ammoniak (NH3),” säger Decin. "Detta är den enda mekanismen som förklarar hela vattnets temperaturområde."
Under de kommande månaderna kommer astronomer att testa denna hypotes genom att använda Herschel för att söka efter bevis på vatten nära andra kolstjärnor.
