Открытие воды в звездной системе поможет объяснить происхождение каменистых экзопланет

Вода необходима для жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Однако ученые спорят о том, как она попала на Землю и могут ли те же процессы привести к образованию каменистых экзопланет, вращающихся вокруг далеких звезд.

Новые сведения об этом может дать планетарная система PDS 70, расположенная на расстоянии 370 световых лет от нас. Звезда имеет как внутренний, так и внешний диск из газа и пыли, разделенные промежутком шириной 5 млрд. миль (8 млрд. км), внутри которого находятся две известные планеты-газовые гиганты.

Новые измерения, проведенные прибором MIRI (Mid-Infrared Instrument) космического телескопа NASA James Webb, позволили обнаружить водяной пар во внутреннем диске системы на расстоянии менее 100 млн. миль (160 млн. км) от звезды — в области, где, возможно, формируются скалистые земные планеты. (Это первое обнаружение воды в земной области диска, на котором, как известно, уже находятся две или более протопланет.

Мы видели воду и в других дисках, но не так близко и не в системе, где в настоящее время происходит сборка планет. До Webb мы не могли проводить подобные измерения, — говорит ведущий автор исследования Джулия Перотти (Giulia Perotti) из Института астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге (Германия).

Это открытие чрезвычайно интересно, поскольку оно позволяет исследовать область, в которой обычно формируются скалистые планеты, подобные Земле», — добавил директор MPIA Томас Хеннинг, соавтор статьи.

Хеннинг является одним из главных исследователей прибора MIRI (Mid-Infrared Instrument), с помощью которого было сделано открытие, и главным исследователем программы MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey), в рамках которой были получены данные.

Паровая среда для формирования планет

PDS 70 — звезда K-типа, более холодная, чем наше Солнце, и ее возраст оценивается в 5,4 млн. лет. Это относительно старый возраст для звезд с планетообразующими дисками, поэтому обнаружение водяного пара стало неожиданностью.

Со временем содержание газа и пыли в планетообразующих дисках уменьшается. Либо излучение и ветры центральной звезды выдувают этот материал, либо пыль превращается в более крупные объекты, которые в конечном итоге образуют планеты. Поскольку в предыдущих исследованиях не удалось обнаружить воду в центральных областях дисков такого же возраста, астрономы предположили, что она может не выдержать жесткого звездного излучения, что приведет к образованию сухой среды для формирования каменистых планет.

Астрономы пока не обнаружили планет, формирующихся во внутреннем диске PDS 70. Однако они видят сырье для создания скалистых миров в виде силикатов. Обнаружение водяного пара предполагает, что если там формируются каменистые планеты, то вода будет доступна им с самого начала.

Мы обнаружили относительно большое количество мелких пылевых зерен. В сочетании с обнаружением водяного пара внутренний диск представляет собой очень интересное место, — говорит соавтор работы Ренс Уотерс (Rens Waters) из Университета Радбоуда (Нидерланды).

Каково происхождение воды?

В связи с этим открытием возникает вопрос о том, откуда взялась вода. Команда MINDS рассматривала два различных сценария для объяснения своего открытия.

Один из них заключается в том, что молекулы воды образуются на месте, где мы их обнаруживаем, при соединении атомов водорода и кислорода. Второй вариант заключается в том, что покрытые льдом частицы пыли переносятся из холодного внешнего диска в горячий внутренний диск, где водяной лед сублимируется и превращается в пар. Такая система переноса была бы удивительной, поскольку пыль должна была бы преодолевать большой зазор, образованный двумя планетами-гигантами.

Другой вопрос, возникший в связи с открытием, — как вода могла выжить в такой близости от звезды, когда ультрафиолетовое излучение звезды должно разрушить все молекулы воды. Скорее всего, защитным экраном послужило окружающее вещество, такое как пыль и другие молекулы воды. В результате вода, обнаруженная во внутреннем диске PDS 70, могла выжить после разрушения.

В дальнейшем для изучения системы PDS 70 команда будет использовать еще два прибора «Уэбба» — NIRCam (камеру ближнего инфракрасного диапазона) и NIRSpec (спектрограф ближнего инфракрасного диапазона), чтобы получить еще более полное представление о ней.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

24.07.2023


Подписаться в Telegram



Космос

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена

Впервые люди потревожили лунную пыль 13 сентяб...

PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?

По мере развития астрофизических технологий и&...

Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса
Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса

Исследователи Военно-морской исследовательской...

NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути
NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути

На последнем снимке космического телескопа НАС...

Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее
Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Иммиграция на Марс и жизнь на н...

На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов
На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов

Международная группа ученых под руководст...

The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную
The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную

Новые изображения, полученные с помощью к...

Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой
Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой

Новая зондирующая ракета отправится в кос...

Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки
Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки

В течение четырех лет посадочный аппарат ...

Новое моделирование пересматривает стандартную модель космологии
Новое моделирование пересматривает стандартную модель космологии

Когда ученые увидели первые изображения самых ...

Как звездная активность влияет на экзопланеты в системе TRAPPIST-1
Как звездная активность влияет на экзопланеты в системе TRAPPIST-1

Астрономы под руководством сотрудников Мо...

Icarus journal: Солнечная активность влияет на глобальную облачность на Нептуне
Icarus journal: Солнечная активность влияет на глобальную облачность на Нептуне

Астрономы обнаружили связь между изменением об...

Nature: Аппарат Solar Orbiter обнаружил струи газа из атмосферы Солнца
Nature: Аппарат Solar Orbiter обнаружил струи газа из атмосферы Солнца

Анализ показывает, что министруйки газа с...

Ученые ищут новые типы гравитационных волн в глубоком космосе
Ученые ищут новые типы гравитационных волн в глубоком космосе

Ученые эффектно подтвердили существование грав...

Корейский астрофизик усомнился в корректности теории гравитации
Корейский астрофизик усомнился в корректности теории гравитации

Южнокорейский профессор Кю-Хюн Чэ провел ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
NeuroImage: Найдено объяснение разного уровня эритроцитов в крови новорожденных
NeuroImage: Найдено объяснение разного уровня эритроцитов в крови новорожденных
PLOS ONE: Разработана система для предотвращения потери природных ресурсов
PLOS ONE: Разработана система для предотвращения потери природных ресурсов
Хирургия полезна для некоторых детей с легким нарушением дыхания во сне
Хирургия полезна для некоторых детей с легким нарушением дыхания во сне
PLOS ONE: Сойки и вороны по-разному реагируют на появление конкурентов
PLOS ONE: Сойки и вороны по-разному реагируют на появление конкурентов
Мозг новорожденных только кажется недоразвитым по сравнению с другими приматами
Мозг новорожденных только кажется недоразвитым по сравнению с другими приматами
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
Исследователи составили карту воздействия кетамина на мозг
Исследователи составили карту воздействия кетамина на мозг
Исследование показало, как важный белок сбалансировал клеточные мембраны
Исследование показало, как важный белок сбалансировал клеточные мембраны
AJT: Старые органы ускоряют старение получателей трансплантатов
AJT: Старые органы ускоряют старение получателей трансплантатов
Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии
Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии
В Science Advances опубликовали новые сведения о гибели динозавров
В Science Advances опубликовали новые сведения о гибели динозавров
JI: В-клетки вырабатывают антитела, которые подавляют аутоиммунный патогенез
JI: В-клетки вырабатывают антитела, которые подавляют аутоиммунный патогенез
Nature Comm: Робот, созданный по образу улитки, соберет микропластик в океане
Nature Comm: Робот, созданный по образу улитки, соберет микропластик в океане
Соленые иммунные клетки в мозге связаны с деменцией, вызванной гипертонией
Соленые иммунные клетки в мозге связаны с деменцией, вызванной гипертонией

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса