4 Minuten
Aptikta vandens ledo aplink jauną į Saulę panašią žvaigždę: proveržis planetų formavimosi tyrimuose
Astronomai pirmą kartą patvirtino, kad jauną į Saulę panašią žvaigždę juosia vandens ledo sankaupos jos nuolaužų diske. Šis svarbus atradimas praplečia mūsų supratimą apie tai, kaip formuojasi ir vystosi planetų sistemos, tarp jų ir Saulės sistema. Naudodami James Webb kosminį teleskopą (JWST), Džonso Hopkinso universiteto mokslininkai kartu su tarptautiniais partneriais aptiko vandens ledo aplink žvaigždę HD 181327. Ji išsidėsčiusi apie 155 šviesmečius nuo Žemės ir yra tik 23 milijonų metų amžiaus.
Mokslinis kontekstas: vanduo ankstyvojoje Saulės sistemoje
Jau dešimtmečius planetų mokslininkai spėja, kad išorinėje Saulės sistemos dalyje gausu vandens ledo, o kometos bei asteroidai šią gyvybei būtiną medžiagą atgabeno į Žemę ir kitas uoline planetas per vadinamąjį Vėlyvąjį sunkių bombardavimų laikotarpį, kuris prasidėjo prieš maždaug 4 milijardus metų. Stebėjimai iš Kuiperio žiedo – nutolusios ledo telkinių ir nuolaužų zonos – seniai leido manyti, kad panašūs procesai vyksta ir kitose besiformuojančiose planetų sistemose. Tačiau tiesioginių stebėjimų duomenų iš kitų nei mūsų Saulės sistema aplinkų iki šiol trūko.
Tobulėjant kosminiams teleskopams, tokiems kaip JWST, tapo įmanoma realiu laiku tyrinėti žvaigždžių ir planetų formavimosi procesus. Naujas atradimas suteikia tvirtų įrodymų, kad vandens ledas svarbus ne tik mūsų sistemoje – jis aptinkamas ir protoplanetiniuose diskuose aplink jaunas į Saulę panašias žvaigždes visoje Paukščių Tako galaktikoje.
HD 181327 stebėjimai su JWST: metodai ir rezultatai
Mokslininkai pasirinko tirti HD 181327 – žvaigždyną, savo amžiumi dar tolstantį nuo mūsų 4,6 milijardų metų amžiaus Saulės. Šią žvaigždę gaubia protoplanetinis diskas – plati dujų, dulkių ir ledo juosta, iš kurios ilgainiui formuosis planetos bei mažesni kūnai. Naudojant į pažangųjį artimojo infraraudonųjų spindulių spektrografą NIRSpec, JWST tyrėjai sistema aptiko aiškius vandens ledo kristalų cheminius pėdsakus.
Išsiskiria tai, jog didžioji vandens ledo dalis yra sistemos išoriniame nuolaužų žiede – čia ledas sudaro daugiau nei 20 proc. visos masės. Tai primena mūsų Kuiperio žiedą, kur ledo objektai ar „purvini sniego kamuoliai“ sudaryti iš užšalusio vandens bei dulkių.
Tyrimo komanda nustatė ryškų vandens ledo koncentracijos nuolydį: kuo arčiau žvaigždės – tuo vandens ledo mažiau. Maždaug pusiau tarp disko krašto ir žvaigždės ledo yra apie 8 proc., o pačiose artimiausiose zonose ledas vos aptinkamas. Tai paaiškinama intensyvia ultravioletine žvaigždės spinduliuote, garinančia ledą arčiau centro. Tyrėjai taip pat svarsto, kad dalis vandens gali būti paslėpta uolėtose planetesimose ar jau besiformuojančiuose planetų kūnuose, kurie šiuo metu neaptinkami Webb teleskopu.
Ekspertų įžvalgos ir platesnė reikšmė
Pasak pagrindinio tyrimo autoriaus dr. Chen Xie (JHU), cituojamo NASA pranešime spaudai, „Webb nedviprasmiškai aptiko ne tik vandens ledą, bet ir kristalinį ledą, kuris taip pat randamas Saturno žieduose ar Kuiperio žiedo kūnuose mūsų sistemoje. Vandens ledo buvimas skatina planetų formavimąsi, o ledo turinčios medžiagos gali būti perduotos uolinėms planetoms, potencialiai susiformuosiančioms per kelis šimtus milijonų metų.“
Tyrimo bendraautorė Christine Chen (Kosminio Teleskopo mokslų institutas) priduria: „Labiausiai stebina, kad šie duomenys itin panašūs į nesenus JWST stebėjimus Kuiperio žiedo objektų mūsų Saulės sistemoje. Iki Webb teleskopo mūsų prietaisai paprasčiausiai nebuvo pakankamai jautrūs tokių matavimų atlikti.“
Disko sandara ir aktyvus planetų formavimasis
JWST vaizdai taip pat atskleidė aiškią dulkėmis neprisipildžiusią spragą tarp HD 181327 ir ją juosiančio nuolaužų disko – panašią į matomas brandesnėse Saulės sistemose. Už šios spragos driekiasi plotas, primenantis Kuiperio žiedą, tankus ledinių objektų bei mažų planetų. Tyrėjai stebėjo, kaip šie kūnai nuolat susiduria, sukurdami naujus ledo ir dulkių debesų debesis – procesai, primenantys mūsų Saulės sistemos ankstyvuosius etapus.
„HD 181327 yra labai aktyvi sistema,“ pažymėjo Chen. „Jos nuolaužų diske vyksta nuolatiniai susidūrimai. Susidūrę kūnai paleidžia smulkias dulkių ir vandens ledo daleles, kurias Webb teleskopas gali aiškiai aptikti.“ Šie rezultatai palaiko senesnes, mažiau išsamias 2008 m. NASA Spitzer teleskopo užfiksuotas užuominas.
Reikšmė planetų formavimuisi ir ateities atradimai
Patvirtintas vandens ledo buvimas jaunoje Saulės tipo sistemoje stiprina hipotezę, kad vandens perdavimas yra universalus planetų formavimosi procesas. Tai svarbi užuomina, kaip Žemė galėjo įgyti vandenį – pagrindinį gyvybės komponentą, ir rodo, kad sąlygos gyvybei gali būti įmanomos ir kitose sistemose.
Tobulėjant tokiems teleskopams kaip JWST, tikimasi aptikti vis daugiau jaunų, vandens ledu turtingų planetų sistemų. Tolimesni nuolaužinių diskų ir protoplanetinių regionų stebėjimai leis dar geriau suprasti planetų raidą – nuo pirmųjų dulkių ir ledo susidūrimų iki galutinių, gyvenimui palankių pasaulių susiformavimo etapų.
Išvada
Iškilus JWST atradimas, aptikus vandens ledą HD 181327 nuolaužų diske, įtvirtina dešimtmečius brandintas teorijas apie vandeningų planetų kilmę. Pirmą kartą aiškiai užfiksuotos tokios sąlygos už mūsų Saulės sistemos ribų leidžia geriau suprasti, kaip visoje galaktikoje formuojasi planetos. Tolimi šios ir panašių sistemų tyrimai žada gilesnius atsakymus apie mūsų pačių kilmę bei galimų „Žemės dvynių“ ir gyvybei tinkamų planetų atradimus ateityje.
Quelle: nature
Kommentare