Webbov vesmírny teleskop agentúry NASA deteguje vodnú paru v oblasti, kde sa tvoria skalnaté planéty

Koncept tohto umelca zobrazuje hviezdu PDS 70 a jej vnútorný protoplanetárny disk. Nové merania z vesmírneho teleskopu Jamesa Webba od NASA odhalili vodnú paru menej ako 100 miliónov míľ od hviezdy – oblasť, kde by sa mohli tvoriť kamenné terestrické planéty. Toto je prvá detekcia vody v pozemskej oblasti disku, o ktorom je už známe, že je hostiteľom dvoch alebo viacerých protoplanét, z ktorých jedna je zobrazená vpravo hore. Poďakovanie: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Objav naznačuje, že pre pozemské planéty je k dispozícii vodná nádrž, ktorá by sa tam mohla zhromažďovať.

Voda, voda, všade – nie po kvapkách, ale vo forme pary. vedci experimentujú NASA‚S Vesmírny ďalekohľad james Webb Ukázalo sa, že smädné planéty v systéme PDS 70 majú prístup k zásobám vody. Dôležité je, že vodná para sa našla v okruhu 100 miliónov míľ od hviezdy – v oblasti, kde sa môžu formovať pozemské planéty ako Zem. (Zem obieha 93 miliónov míľ od nášho Slnka.)

PDS 70 je ešte chladnejšia ako naše Slnko a odhaduje sa, že má 5,4 milióna rokov. Je domovom dvoch známych plynných obrích planét, z ktorých aspoň jedna stále pribúda materiál a rastie. Toto je prvá detekcia vody v pozemskej oblasti disku, o ktorom je už známe, že je hostiteľom dvoch alebo viacerých protoplanét.

Spektrum protoplanetárneho disku PDS 70, získané z Webbovho MIRI (stredne infračerveného prístroja), zobrazujúce viaceré emisné čiary z vodnej pary. Vedci zistili, že voda sa nachádza vo vnútornom disku systému, menej ako 100 miliónov míľ od hviezdy – v oblasti, kde sa môžu tvoriť kamenné terestrické planéty. Poďakovanie: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Webbov vesmírny teleskop deteguje vodnú paru v oblasti formovania skalnatých planét

Voda je nevyhnutná pre život, ako ho poznáme. Avšak to, ako sa voda dostala na Zem a či by rovnaké procesy mohli viesť k vzniku skalných exoplanét obiehajúcich okolo vzdialených hviezd, zostáva predmetom vedeckej diskusie. Tieto debaty môžu ťažiť z nových poznatkov z PDS 70, planetárneho systému nachádzajúceho sa 370 svetelných rokov od nás. Tento hviezdny systém pozostáva z vnútorného aj vonkajšieho disku plynu a prachu, ktoré sú oddelené medzerou, ktorá siaha až 5 miliárd míľ (alebo 8 miliárd kilometrov). V tomto intervale sa nachádzajú dve známe plynné obrie planéty.

Nové údaje zhromaždené pomocou MIRI (stredne infračerveného prístroja) vesmírneho teleskopu NASA Jamesa Webba zaznamenali vodnú paru vo vnútornom disku systému menej ako 160 miliónov kilometrov od hviezdy – oblasti, kde by sa mohli vytvárať kamenné terestrické planéty. (Zem obieha 93 miliónov míľ od nášho Slnka.) Je to po prvý raz, čo bola voda zistená v terestriálnej oblasti disku, o ktorom už bolo potvrdené, že je hostiteľom dvoch alebo viacerých protoplanét.

„Videli sme vodu na iných diskoch, ale nie tak blízko a v systéme, kde sa momentálne zhromažďujú planéty.“ Pred Webbom sme tento typ merania nemohli robiť,“ povedala vedúca autorka Giulia Perotti z Inštitútu Maxa Plancka pre astronómiu (MPIA) v nemeckom Heidelbergu.

„Tento objav je mimoriadne vzrušujúci, pretože skúma oblasť, kde sa zvyčajne tvoria skalnaté planéty ako Zem,“ povedal riaditeľ MPIA Thomas Henning, spoluautor článku. Henning je spoluriešiteľom Webbovho nástroja MIRI (stredný infračervený prístroj), ktorý objavil tento objav, a hlavným riešiteľom programu MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey), ktorý získal údaje.

parné prostredie pre vznik planét

PDS 70 je hviezda typu K, chladnejšia ako naše Slnko, s odhadovaným vekom 5,4 milióna rokov. To je v súvislosti s hviezdami s diskami tvoriacimi planéty relatívne staré, vďaka čomu bol objav vodnej pary prekvapivý.

Postupom času množstvo plynu a prachu v disku tvoriacom planétu klesá. Buď žiarenie centrálnej hviezdy a vietor odfúknu takýto materiál, alebo sa prach zlúči do väčších objektov, ktoré nakoniec vytvoria planéty. Keďže predchádzajúce štúdie nedokázali odhaliť vodu v centrálnych oblastiach podobne starého disku, astronómovia mali podozrenie, že nemôže uniknúť drsnému hviezdnemu žiareniu, čo vytvára suché prostredie pre vznik akejkoľvek kamennej planéty.

Astronómovia zatiaľ nezistili žiadnu formáciu planét vo vnútornom disku PDS 70. Kremičitany však vidia ako surovinu na vznik skalných svetov. Detekcia vodnej pary znamená, že ak by tam vznikali kamenné planéty, voda by im bola k dispozícii od začiatku.

„Našli sme relatívne veľké množstvo malých prachových častíc. „S naším objavom vodnej pary je vnútorný disk veľmi vzrušujúcim miestom,“ povedal spoluautor štúdie Rance Waters z Radboud University v Holandsku.

Aký je pôvod vody?

Tento objav vyvoláva otázku, odkiaľ sa voda vzala. Tím MINDS zvážil dva rôzne scenáre na vysvetlenie svojho zistenia.

Jednou z možností je, že molekuly vody sa tvoria v mieste, kde ich zisťujeme, keď sa stretávajú atómy vodíka a kyslíka. Druhou možnosťou je, že častice prachu pokryté ľadom sú prenášané zo studeného vonkajšieho disku do horúceho vnútorného disku, kde sa vodný ľad sublimuje a odparuje. Takýto transportný systém by bol prekvapivý, pretože prach by musel prekonať veľkú medzeru, ktorú vytvorili dve obrovské planéty.

Ďalšou otázkou, ktorú tento objav vyvolal, je, ako môže voda existovať tak blízko hviezdy, zatiaľ čo ultrafialové svetlo hviezdy by rozbilo molekuly vody. S najväčšou pravdepodobnosťou okolitý materiál, ako je prach a iné molekuly vody, pôsobí ako ochranný štít. V dôsledku toho voda nachádzajúca sa vo vnútornom disku PDS 70 mohla uniknúť zničeniu.

Nakoniec tím použije dva ďalšie Webbove nástroje, NIRCam (Near-Infrared Camera) a NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), na štúdium systému PDS 70 v snahe získať ešte väčšie pochopenie.

Tieto pozorovania sa uskutočnili ako súčasť programu pozorovaní so zaručeným časom 1282. Zistenia boli publikované v časopise Príroda,

Odkaz: „Voda v oblasti tvorenia pozemských planét disku PDS 70“, G. od Perotti, V. Christiansen, Th. Henning, nar. Tabone, LBFM Waters, I. Kamp, G. Olofsson, S. L. Grant, D. Gassman, J. J. Bowman, M. Samland, R. Franceschi, EF van Dishoek, K. Schwarz, M. Goodell, P.-O. Batožina, TP Ray, B. Vandenbusche, A. Abergel, O. Absil, AM Arabhavi, I. Argiriou, D. Barrado, A. Boccaletti, A. Carati O Garati, V. Geers, AM Glauser, K. Justanon, F. Lahuis, M. Mueller, C. Nehme, E. Pantin, S. Scheithauer, C. Welkens, R. Guadarrama, H. Jung, J. Kanwar, M. Morales-Calderon, N. Pavelec, D. Rodgers-Lee, J. Schreiber, L. Colina, hrob TR, G. Ostlin a G. Wright, 24. júla 2023, k dispozícii tu Príroda,
DOI: 10.1038/s41586-023-06317-9

Vesmírny teleskop Jamesa Webba je popredné svetové observatórium vesmírnej vedy. Webb rieši záhady v našej slnečnej sústave, pozerá sa ďalej na vzdialené svety okolo iných hviezd a skúma záhadné štruktúry a pôvod nášho vesmíru a nášho miesta v ňom. Webb je medzinárodný program prevádzkovaný NASA so svojimi partnermi ESA (európska vesmírna agentúra) a Kanadská vesmírna agentúra.