Вода необходима для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Однако ученые спорят о том, как она попала на Землю и могли ли те же процессы привести к образованию скалистых экзопланет, вращающихся вокруг далеких звезд. Новые сведения могут прийти из планетной системы PDS 70, расположенной в 370 световых годах от нас. Звезда имеет как внутренний, так и внешний диск из газа и пыли, разделенные промежутком шириной 5 миллиардов миль (8 миллиардов километров), и в этом промежутке находятся две известные газовые планеты-гиганты.
Новые измерения, проведенные с помощью MIRI (прибора среднего инфракрасного диапазона) космического телескопа имени Джеймса Уэбба НАСА, обнаружили водяной пар во внутреннем диске системы, на расстоянии менее 100 миллионов миль (160 миллионов километров) от звезды – области, где могут формироваться скалистые планеты земной группы. (Орбита Земли находится на расстоянии 93 миллионов миль от нашего Солнца.) Это первое обнаружение воды в земной области диска, о котором уже известно, что на нем находятся две или более протопланет.
“Мы видели воду в других дисках, но не так близко и в системе, где в настоящее время происходит сборка планет. Мы не могли провести такого рода измерения до Уэбба ”, - сказала ведущий автор Джулия Перотти из Института астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия.
“Это открытие чрезвычайно захватывающее, поскольку оно исследует область, где обычно формируются скалистые планеты, похожие на Землю”, - добавил директор MPIA Томас Хеннинг, соавтор статьи. Хеннинг является одним из главных исследователей MIRI (средне-инфракрасного прибора Уэбба), который произвел обнаружение, и главным исследователем программы MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey), которая собрала данные.
Паровая среда для формирования планет
PDS 70 - звезда K-типа, более холодная, чем наше Солнце, возраст которой оценивается в 5,4 миллиона лет. Это относительно старые звезды с планетообразующими дисками, что сделало открытие водяного пара удивительным.
Со временем содержание газа и пыли в планетообразующих дисках уменьшается. Либо излучение центральной звезды и ветры уносят такой материал, либо пыль превращается в более крупные объекты, которые в конечном итоге образуют планеты. Поскольку предыдущие исследования не смогли обнаружить воду в центральных областях дисков аналогичного возраста, астрономы подозревали, что она может не выдержать резкого звездного излучения, что приведет к сухости среды для формирования любых скалистых планет.
Астрономы пока не обнаружили никаких планет, формирующихся во внутреннем диске PDS 70. Однако они видят сырье для создания скалистых миров в виде силикатов. Обнаружение водяного пара подразумевает, что если там формируются скалистые планеты, то вода на них будет доступна с самого начала.
“Мы обнаружили относительно большое количество мелких пылинок. В сочетании с обнаруженным нами водяным паром внутренний диск представляет собой очень захватывающее место”, - сказал соавтор исследования Ренс Уотерс из Университета Радбуда в Нидерландах.
Каково происхождение воды?
Открытие поднимает вопрос о том, откуда взялась вода. Команда MINDS рассмотрела два разных сценария, чтобы объяснить свое открытие.
Одна из возможностей заключается в том, что молекулы воды образуются в том месте, где мы их обнаруживаем, при объединении 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 пересекать большой промежуток, образованный двумя планетами-гигантами.
Другой вопрос, поднятый открытием, заключается в том, как вода могла выжить так близко к звезде, когда ультрафиолетовый свет звезды должен расщеплять любые молекулы воды. Скорее всего, окружающий материал, такой как пыль и другие молекулы воды, служит защитным экраном. В результате вода, обнаруженная во внутреннем диске PDS 70, может пережить разрушение.
В конечном счете, команда будет использовать еще два прибора Уэбба, NIRCam (камеру ближнего инфракрасного диапазона) и NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона) для изучения системы PDS 70 в попытке получить еще большее представление.
Источник: НАСА
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
На снимке ниже:
Спектр протопланетного диска PDS 70, полученный с помощью MIRI Вебба (прибор среднего инфракрасного диапазона), отображает ряд линий излучения водяного пара. Ученые определили, что вода находится во внутреннем диске системы, на расстоянии менее 100 миллионов миль от звезды – области, где могут формироваться скалистые планеты земной группы.
Дополнительные материалы
