Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосКосмический телескоп Уэбба НАСА обнаружил водяной пар в зоне формирования каменистой планеты

Космический телескоп Уэбба НАСА обнаружил водяной пар в зоне формирования каменистой планеты

- Advertisement -

 

Концепция этого художника изображает звезду PDS 70 и ее внутренний протопланетный диск. Новые измерения космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА обнаружили водяной пар на расстоянии менее 100 миллионов миль от звезды — области, где могут формироваться скалистые планеты земной группы. Это первое обнаружение воды в земной области диска, где, как уже известно, находятся две или более протопланет, одна из которых показана в правом верхнем углу. Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA, Джозеф Олмстед (STScI)

Открытие показывает, что для планет земной группы, которые могут там сливаться, имеется резервуар с водой.

Вода, вода, везде — не каплями, а паром. Ученые, использующие НАСА имени космический телескоп Джеймса Уэбба , обнаружили, что испытывающие жажду планеты в системе PDS 70 имеют доступ к резервуару с водой. Важно отметить, что водяной пар был обнаружен в пределах 100 миллионов миль от звезды — области, где могут формироваться планеты земной группы, такие как Земля. (Земля вращается на расстоянии 93 миллионов миль от нашего Солнца.)

PDS 70 холоднее нашего Солнца, и его возраст оценивается в 5,4 миллиона лет. Здесь находятся две известные газовые планеты-гиганты, по крайней мере одна из которых все еще накапливает материал и растет. Это первое обнаружение воды в земной области диска, где, как уже известно, находятся две или более протопланет.

Космический телескоп Уэбба обнаружил водяной пар в зоне формирования скалистой планеты

Вода необходима для жизни, какой мы ее знаем. Однако то, как вода достигла Земли и могут ли те же самые процессы породить скалистые экзопланеты, вращающиеся вокруг далеких звезд, остаются темами научных дискуссий. Эти дебаты могут выиграть от новых идей, полученных из планетарной системы PDS 70, расположенной в 370 световых годах от нас. Эта звездная система включает в себя как внутренний, так и внешний диск газа и пыли, разделенные промежутком, который охватывает 5 миллиардов миль (или 8 миллиардов километров). В этом промежутке находятся две известные газовые планеты-гиганты.

Новые данные, собранные космическим телескопом имени Джеймса Уэбба НАСА MIRI (инструмент среднего инфракрасного диапазона), обнаружили водяной пар во внутреннем диске системы на расстоянии менее 100 миллионов миль (160 миллионов километров) от звезды — области, где скалистые планеты земной группы может формироваться. (Земля вращается на расстоянии 93 миллионов миль от нашего Солнца.) Примечательно, что это первый раз, когда вода была обнаружена в земной области диска, уже подтверждено, что там находятся две или более протопланеты.

«Мы видели воду в других дисках, но не так близко в системе, где в настоящее время собираются планеты. Мы не могли проводить такие измерения до Уэбба», — сказала ведущий автор Джулия Перотти из Института астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия.

«Это открытие чрезвычайно интересно, поскольку оно исследует область, где обычно формируются твердые планеты, похожие на Землю», — добавил директор MPIA Томас Хеннинг, соавтор статьи. Хеннинг является одним из главных исследователей MIRI (инструмент среднего инфракрасного диапазона) Уэбба, который сделал обнаружение, и главным исследователем программы MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey), которая получила данные.

Парная среда для формирования планет

PDS 70 — звезда K-типа, более холодная, чем наше Солнце, возраст которой оценивается в 5,4 миллиона лет. Это относительно старое явление с точки зрения звезд с дисками, формирующими планеты, что сделало открытие водяного пара неожиданным.

Со временем содержание газа и пыли в планетообразующих дисках снижается. Либо излучение центральной звезды и ветер выдувают такой материал, либо пыль превращается в более крупные объекты, которые в конечном итоге образуют планеты. Поскольку в предыдущих исследованиях не удалось обнаружить воду в центральных областях дисков того же возраста, астрономы подозревали, что она может не выдержать жесткого звездного излучения, что приводит к сухой среде для образования любых каменистых планет.

Астрономы еще не обнаружили никаких планет, формирующихся во внутреннем диске PDS 70. Однако они видят сырье для создания каменистых миров в виде силикатов. Обнаружение водяного пара подразумевает, что если там формируются каменистые планеты, то с самого начала им будет доступна вода.

«Мы находим относительно большое количество мелких пылинок. В сочетании с нашим обнаружением водяного пара внутренний диск представляет собой очень интересное место», — сказал соавтор Ренс Уотерс из Университета Радбауд в Нидерландах.

Каково происхождение воды?

Открытие поднимает вопрос о том, откуда взялась вода. Команда MINDS рассмотрела два разных сценария, чтобы объяснить свой вывод.

Одна из возможностей состоит в том, что молекулы воды формируются там, где мы их обнаруживаем, по мере объединения атомов водорода и кислорода. Вторая возможность заключается в том, что частицы пыли, покрытые льдом, переносятся с холодного внешнего диска на горячий внутренний диск, где водяной лед сублимируется и превращается в пар. Такая транспортная система была бы удивительной, поскольку пыли пришлось бы пересечь большой промежуток, образовавшийся между двумя планетами-гигантами.

Еще один вопрос, поднятый открытием, заключается в том, как вода могла выжить так близко к звезде, когда ультрафиолетовое излучение звезды должно разрушать любые молекулы воды. Скорее всего, окружающий материал, такой как пыль и другие молекулы воды, служит защитным экраном. В результате вода, обнаруженная во внутреннем диске ПДС-70, могла пережить разрушение.

В конечном счете, команда будет использовать еще два инструмента Уэбба, NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) и NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона), чтобы изучить систему PDS 70, чтобы получить еще большее понимание.

Эти наблюдения были сделаны в рамках программы гарантированного времени наблюдения 1282. Это открытие было опубликовано в журнале Nature .

Ссылка: «Вода в земной зоне формирования планет диска PDS 70» G. Perotti, V. Christiaens, Th. Хеннинг, Б. Табоне, Л. Б. Ф. М. Уотерс, И. Камп, Г. Олофссон, С. Л. Грант, Д. Гасман, Дж. Боуман, М. Самланд, Р. Франчески, Э. Ф. ван Дишок, К. Шварц, М. Гюдель, П.-О. Лагаге, Т.П. Рэй, Б. Ванденбуше, Абергель А., Абсил О., Арабхави А.М., Аргириу И., Баррадо, Боккалетти А., Каратти о Гаратти А., Гирс В., Глаузер А.М., Юстаннонт К., Ф. и др., Лахуис, М. Мюллер, С. Неме, Э. Пантин, С. Шайтхауэр, К. Велкенс, Р. Гуадаррама, Х. Джанг, Дж. Канвар, М. Моралес-Кальдерон, Н. Павеллек, Д. Роджерс-Ли, Дж. Шрайбер, Л. Колина, Т. Р. Греве, Г. Остлин и Г. Райт, 24 июля 2023 г., Nature .
DOI: 10.1038/s41586-023-06317-9

Космический телескоп Джеймса Уэбба — первая в мире обсерватория космических наук. Уэбб разгадывает тайны нашей Солнечной системы, исследует далекие миры вокруг других звезд и исследует таинственные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. Webb — международная программа, возглавляемая НАСА совместно с его партнерами, ЕКА ( Европейское космическое агентство ) и Канадским космическим агентством.

- Advertisement -

Популярное по теме