Atradimas rodo, kad yra vandens rezervuaras, skirtas antžeminėms planetoms, kurios gali ten susilieti.

Vanduo, vanduo, visur – ne lašeliais, o kaip garai. mokslininkai naudoja NASA‘s James Webb kosminis teleskopas Jie atrado, kad ištroškusios planetos PDS 70 sistemoje turi prieigą prie vandens rezervuaro. Svarbiausia, kad vandens garai buvo rasti 100 milijonų mylių atstumu nuo žvaigždės – regione, kuriame gali formuotis tokios antžeminės planetos kaip Žemė. (Žemė skrieja apie 93 milijonus mylių nuo mūsų saulės.)

PDS 70 yra daug vėsesnis nei mūsų Saulė, jo amžius yra 5,4 milijono metų. Čia gyvena dvi žinomos dujinės milžiniškos planetos, iš kurių bent viena vis dar kaupia medžiagą ir auga. Tai pirmasis vandens aptikimas disko antžeminiame regione, kuriame jau yra dvi ar daugiau protoplanetų.

PDS 70 protoplanetinio disko spektras, gautas naudojant Webb’s MIRI (vidutinio infraraudonųjų spindulių instrumentą), rodo daugybę vandens garų emisijos linijų. Mokslininkai nustatė, kad vandens yra sistemos vidiniame diske, mažesniu nei 100 milijonų mylių atstumu nuo žvaigždės – regiono, kuriame gali formuotis uolinės ir antžeminės planetos. Autoriai: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Webb kosminis teleskopas aptinka vandens garus uolėtų planetų formavimosi regione

Vanduo yra būtinas gyvybei, kaip mes jį žinome. Tačiau kaip vanduo pateko į Žemę ir ar tie patys procesai galėjo pasėti uolinių egzoplanetų, skriejančių aplink tolimas žvaigždes, sėklas tebėra mokslinių diskusijų objektas. Šioms diskusijoms gali būti naudingos naujos įžvalgos iš PDS 70 planetų sistemos, esančios už 370 šviesmečių. Šią žvaigždžių sistemą sudaro vidinis ir išorinis dujų ir dulkių diskas, atskirtas 5 milijardų mylių (arba 8 milijardų kilometrų) tarpu. Šiame tarpelyje yra dvi žinomos dujinės milžiniškos planetos.

NASA James Webb kosminio teleskopo MIRI (vidurinio infraraudonųjų spindulių instrumento) surinkti nauji duomenys atskleidė vandens garus sistemos vidiniame diske, esančiame mažesniu nei 100 milijonų mylių (160 milijonų km) atstumu nuo žvaigždės – regiono, kuriame gali formuotis uolinės ir antžeminės planetos. (Žemė skrieja apie 93 milijonus mylių nuo mūsų saulės.) Reikėtų pažymėti, kad tai pirmas kartas, kai antžeminėje disko srityje buvo aptiktas vanduo, kuriame jau patvirtinta, kad jame yra dvi ar daugiau protoplanetų.

„Mes matėme vandenį kituose diskuose, bet ne taip arti sistemos, kurioje šiuo metu telkiasi planetos. Mums nepavyko atlikti tokio matavimo anksčiau nei Webbas”, – sakė pagrindinė autorė Giulia Perotti iš Max Planck astronomijos instituto (MPIA) Heidelberge, Vokietijoje.

„Šis atradimas yra labai jaudinantis, nes jis tyrinėja regioną, kuriame paprastai formuojasi uolinės, į Žemę panašios planetos“, – pridūrė MPIA direktorius Thomas Henningas, vienas iš šio dokumento autorių. Henningas yra Webb MIRI (Mid-Infrared Disk Survey) programos, kuri atliko aptikimą, pagrindinis tyrėjas ir MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey) programos, kuri paėmė duomenis, pagrindinis tyrėjas.

Gari aplinka planetai formuotis

PDS 70 yra K tipo žvaigždė, kuri yra daug vėsesnė už mūsų Saulę, jos amžius yra 5,4 milijono metų. Tai gana sena žvaigždžių su planetą formuojančiais diskais, todėl vandens garų atradimas nustebino.

Laikui bėgant planetą formuojančių diskų dujų ir dulkių kiekis mažėja. Arba centrinės žvaigždės spinduliuotė ir vėjai išpučia tokią medžiagą, arba dulkės išauga į didesnius kūnus, kurie ilgainiui suformuoja planetas. Kadangi ankstesniais tyrimais nepavyko aptikti vandens centriniuose panašaus amžiaus diskų regionuose, astronomai įtarė, kad jis gali neatlaikyti atšiaurios žvaigždžių spinduliuotės, todėl susidaro sausa aplinka bet kokioms uolinėms planetoms susidaryti.

Astronomai dar neaptiko planetų, besiformuojančių vidiniame PDS 70 diske. Tačiau jie mato žaliavas uoliniams pasauliams kurti silikatų pavidalu. Vandens garų atradimas rodo, kad jei ten susiformuotų uolinės planetos, vanduo būtų turėjęs nuo pat pradžių.

Aptikome gana daug smulkių dulkių grūdelių. Be mūsų atradimų vandens garų, vidinis diskas yra labai įdomi vieta būti, sakė bendraautorius Renzas Watersas iš Radboudo universiteto Nyderlanduose.

Kokia yra vandens kilmė?

Šis atradimas kelia klausimą apie vandens šaltinį. MINDS komanda išnagrinėjo du skirtingus scenarijus, kad paaiškintų savo išvadas.

Viena iš galimybių yra ta, kad vandens molekulės susidaro vietoje, kai jas aptinkame, kai vandenilio ir deguonies atomai rekombinuojasi. Antra galimybė yra ta, kad ledu padengtos dulkių dalelės iš šalto išorinio disko pereina į karštą vidinį diską, kur vandens ledas sublimuojasi ir virsta garais. Ši transporto sistema būtų stebina, nes dulkės turėtų kirsti didžiulę bedugnę, kurią sudaro dvi milžiniškos planetos.

Kitas šio atradimo iškeltas klausimas – kaip vanduo gali išgyventi taip arti žvaigždės, kai žvaigždės ultravioletinė šviesa turi sulaužyti bet kokias vandens molekules. Greičiausiai aplinkinės medžiagos, tokios kaip dulkės ir kitos vandens dalelės, veikia kaip apsauginis skydas. Dėl to PDS 70 vidiniame diske aptiktas vanduo gali išvengti sunaikinimo.

Galiausiai komanda naudos du kitus Webb instrumentus, NIRCam (Near Infrared Camera) ir NIRSpec (Near Infrared Spectrometer), kad ištirtų PDS 70, siekdama geriau suprasti.

Šie stebėjimai buvo atlikti kaip Garantuoto laiko stebėjimo 1282 dalis. Ši išvada buvo paskelbta žurnale gamta.

Nuoroda: G. Perotti, V. Christiaens, Th. „Vanduo planetos formavimo regione PDS 70“. Henning, P. Tabone, LBFM Waters, I. Camp, J. Olofsson, SL Grant, D. Gasman, J. Bowman, M. Samland, Franceschi R, EF Van Dishoek, K. Schwartz, M. Goodell, P.-O. Lagage, T. P. Ray, B. Vandenbussche, A. Abergel, O. Absil, A. M. Arabhavi, I. Argyriou, D. Barrado, A. Boccaletti, A. Caratti o Garatti, V. Geers, A. M. Glauser, K. Justannont, F. On Lahuis, N. M. gamta.
DOI: 10.1038/s41586-023-06317-9

James Webb kosminis teleskopas yra svarbiausia pasaulyje kosmoso mokslo observatorija. Webbas sprendžia mūsų saulės sistemos paslaptis, žvelgia toliau į tolimus pasaulius aplink kitas žvaigždes ir tiria paslaptingas struktūras bei visatos kilmę ir mūsų vietą joje. Webb yra tarptautinė programa, kuriai vadovauja NASA su savo partneriu ESA (Europos kosmoso agentūra) ir Kanados kosmoso agentūra.