Вода в космосі: навколо молодої зірки типу Сонця зафіксовано водяну пару

03 червня 2025 р. 11:03

03 червня 2025 р. 11:03

Протягом десятиліть вважалося, що вода була поширена у віддалених куточках Сонячної системи на початку її історії, а комети та астероїди доставляли вологу на Землю та внутрішні планети під час періоду пізнього важкого бомбардування близько 4 мільярдів років тому. Велика кількість льоду в таких місцях, як пояс Койпера – кільце «льодовикових» об’єктів у зовнішній частині Сонячної системи – підтверджує цю ідею. Однак гіпотезу не можна було перевірити, доки не стало можливим вивчати позасонячні системи на ранніх стадіях формування.

Завдяки JWST , вчені нарешті мають вагомі докази правильності цієї теорії. Згідно з нещодавнім дослідженням, проведеним дослідниками з Університету Джонса Гопкінса (JHU), космічний телескоп виявив водяний лід у диску уламків, що обертається навколо HD 181327, зірки, схожої на Сонце, що знаходиться на відстані 155 світлових років від Землі.

Цій системі лише 23 мільйони років, що робить її досить молодою порівняно із Сонячною системою (4,6 мільярда років і ця цифра продовжує зростати!). Як наслідок, зірка оточена протопланетним диском, який ще не об’єднався, утворюючи систему планет. Вивчення таких молодих зірок дозволяє астрономам спостерігати систему, яка все ще перебуває на ранніх стадіях формування.

Як заявив Чень Сє, асистент наукового співробітника JHU та провідний автор дослідження, у нещодавньому прес-релізі NASA: «Вебб однозначно виявив не лише водяний лід, а й кристалічний водяний лід, який також знаходиться в таких місцях, як кільця Сатурна та крижані тіла в поясі Койпера нашої Сонячної системи. Наявність водяного льоду сприяє формуванню планет. Крижані матеріали також можуть зрештою бути «доставлені» до планет земного типу, які можуть формуватися протягом кількох сотень мільйонів років у подібних системах».

Дослідники спостерігали HD 181327 за допомогою ближнього інфрачервоного спектрографа JWST (NIRSpec), який виявив характерні хімічні сліди води у зовнішніх частинах диска уламків системи. Як і передбачалося, більша частина водяного льоду системи була знайдена у зовнішньому кільці уламків, що становить понад 20 відсотків його маси. Як і в поясі Койпера, вода має форму «брудних снігових куль» – льоду, поєднаного з дрібними частинками пилу.

Чим ближче до зірки дослідники дивилися, тим менше води вони знаходили. Лише 8 відсотків матеріалу на півдорозі від краю диска складається з льоду, тоді як ближче до центру системи його практично не було виявлено. Це, ймовірно, пов’язано з випаровуванням ультрафіолетового випромінювання зірки, хоча також можливо, що значна кількість води замкнена в гірських породах і планетозималях.

Оскільки водяний лід суттєво впливає на формування планет навколо молодих зірок, результати дослідження надають дослідникам нові можливості для вивчення процесів, що регулюють розвиток Сонячної системи. Вони також підтверджують те, на що натякав космічний телескоп NASA «Спітцер», спостерігаючи за цією системою у 2008 році.

«Коли я була аспіранткою 25 років тому, мій науковий керівник сказав мені, що в дисках уламків має бути лід, але до Вебба у нас не було достатньо чутливих інструментів, щоб проводити такі спостереження», — каже Крістін Чен, астроном-астроном Інституту науки космічного телескопа (STScI) та співавтор дослідження. «Найбільш вражає те, що ці дані схожі на інші нещодавні спостереження телескопа за об’єктами поясу Койпера в нашій Сонячній системі».

Спостереження Вебба також виявили широкий, безпиловий проміжок між зіркою та її диском уламків. Далі від зірки диск уламків схожий на пояс Койпера, який населений незліченними брудними сніжками та малими планетами. Крім того, в поясі Койпера все ще відбуваються зіткнення, що команда помітила і щодо HD 181327.

«HD 181327 — дуже активна система», — каже Чен. «У її диску з уламків регулярно відбуваються зіткнення. Коли ці крижані тіла стикаються, вони вивільняють крихітні частинки пилового водяного льоду, які ідеально підходять для виявлення Веббом».

З цими спостереженнями астрономи продовжуватимуть пошук водяного льоду та дисків з уламків для пильного спостереження за допомогою JWST та інших телескопів наступного покоління, деякі з яких будуть запущені найближчим часом. Вивчення цих активно формуються планетарних систем допоможе розробити моделі формування планет і проллє нове світло на те, як виникла наша Сонячна система. Результати дослідження команди були опубліковані в журналі Nature .

Наука