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

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд

Первые научные снимки, сделанные спутником Euc...

Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты
Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты

Международная команда под руководством ис...

Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды
Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды

Ученые-планетологи из Университета Колора...

EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи

Магнитное поле Земли защищает нашу планету от&...

«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе

Тайны Вселенной не перестают привлекать л...

Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать

За последнее десятилетие человечество стало св...

ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет
ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет

Теоретические предсказания подтвердились благо...

Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца
Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца

Группа астрономов обнаружила планету, которая ...

MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды
MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды

Группа астрономов под руководством ученых...

Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры
Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры

Из чего состоят облака Венеры? Ученые знают, ч...

MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи
MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи

Нептун известен как насыщенный голубой, а...

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...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит

Новости компаний, релизы

Ученые ТПУ выяснили, что заболевания ЦНС за последние 30 лет вышли на первое место по влиянию на здоровье населения
Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
В Петербурге снизилось количество разрушающих озоновый слой газов
Ученые СПбГУ разработали метод, увеличивающий эффективность добычи углеводородов