Вебб виявив водяну пару там, де можуть утворитися кам′янисті планети

Космічний телескоп "Джеймс Вебб" виявив воду у внутрішньому протопланетному диску - у місці, де можуть утворитися планети земного типу.

Про відкриття розповідають в НАСА, передають OstanniPodii.com.

Ця знахідка свідчить про існування механізму постачання водою потенційно придатних для життя планет уже в процесі їхнього формування, на додаток до подальших ударів водоносними астероїдами, підкреслюють в Товаристві імені Макса Планка.

Вода необхідна для життя в тому вигляді, в якому ми його знаємо. Однак учені сперечаються щодо того, як вона потрапила на Землю та чи можуть ті самі процеси призвести до утворення кам'янистих екзопланет, що обертаються навколо далеких зірок. Нові відомості про це може дати планетарна система PDS 70, розташована на відстані 370 світлових років від нас. Ця зоря має як внутрішній, так і зовнішній диск із газу та пилу, розділені проміжком завширшки 8 млрд км, усередині якого розташовані дві відомі планети-газові гіганти.

Нові вимірювання, проведені приладом "Інструмент середнього інфрачервоного діапазону" (MIRI) "Вебба", дали змогу виявити водяну пару у внутрішньому диску системи на відстані менш як 160 млн км від зірки — в області, де, можливо, формуються кам'янисті планети земного типу. (Це перше виявлення води в ділянці утворення землеподібних планет на диску, на якому, як вже відомо, знаходяться дві або більше протопланети.)

"Ми бачили воду і в інших дисках, але не так близько та не в системі, де наразі відбувається збирання планет. До Вебба ми не могли проводити подібні вимірювання", - каже провідний автор дослідження Джулія Перотті з Інституту астрономії Макса Планка (MPIA) в Гейдельберзі (Німеччина).

"Це відкриття надзвичайно цікаве, оскільки воно дає змогу дослідити ділянку, в якій зазвичай формуються кам'янисті планети, подібні до Землі", - додав директор MPIA Томас Хеннінг, співавтор статті. Хеннінг є одним з головних дослідників на приладі MIRI, за допомогою якого було зроблено це відкриття, і головним дослідником програми MINDS (MIRI середньоінфрачервоний огляд диска), у рамках якої було отримано дані.

Парове середовище для формування планет

PDS 70 — зоря K-типу, холодніша за наше Сонце, та її вік оцінюється у 5,4 млн років. Це відносно старий вік для зірок з планетоутворювальними дисками, тому виявлення водяної пари стало несподіваним.

З часом вміст газу й пилу в планетоутворювальних дисках зменшується. Або випромінювання й вітри центральної зірки видувають цей матеріал, або пил перетворюється на більші об'єкти, які у кінцевому підсумку утворюють планети. Оскільки у попередніх дослідженнях не вдалося виявити воду в центральних областях дисків такого ж віку, астрономи припустили, що вона може не витримати жорсткого зоряного випромінювання, що призведе до утворення сухого середовища для формування кам'янистих планет.

Астрономи поки не виявили планет, що формуються у внутрішньому диску PDS 70. Однак вони бачать сировину для створення кам'янистих світів у вигляді силікатів. Виявлення водяної пари означає, що якщо там формуються кам'янисті планети, то вода буде доступна їм від самого початку.

"Ми виявили відносно велику кількість дрібних пилових крупинок. У поєднанні з виявленням водяної пари внутрішній диск являє собою дуже цікаве місце", - сказав співавтор роботи Ренс Вотерс з Університету Радбоуда (Нідерланди).

У спектрі протопланетного диска PDS 70, отриманому за допомогою приладу MIRI Вебба", можна побачити низку емісійних ліній водяної пари. Credits: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

Яке походження води?

У зв'язку з цим відкриттям виникає питання про те, звідки взялася вода. Команда MINDS розглядала два різні сценарії для пояснення своєї знахідки.

Один з них полягає в тому, що молекули води утворюються на тому місці, де ми їх виявляємо, під час з'єднання атомів водню й кисню. Другий варіант полягає в тому, що вкриті льодом частинки пилу переносяться з холодного зовнішнього диска у гарячий внутрішній диск, де водяний лід сублімується й перетворюється на пару. Така система перенесення була б дивовижною, оскільки пил мав би долати велику прогалину, утворену двома планетами-гігантами.

Інше питання, що виникло у зв'язку з відкриттям, -- як вода могла вижити в такій близькості від зірки, коли ультрафіолетове випромінювання зірки має зруйнувати всі молекули води. Найімовірніше, навколишній матеріал, такий як пил та інші молекули води, служить захисним екраном. У результаті вода, виявлена у внутрішньому диску PDS 70, могла вижити після руйнування.

Надалі для вивчення системи PDS 70 команда використовуватиме ще два прилади "Вебба" - NIRCam (Камера ближнього інфрачервоного діапазону) і NIRSpec (Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону), щоб отримати ще більш повне уявлення про неї.

Ці спостереження проводилися у рамках програми 1282 з гарантованим часом спостережень. Результати дослідження опубліковано в журналі Nature.