Водяной лед обнаружен в другой звездной системе

Фото из открытых источников

Водяной лед формирует внешние регионы нашей Солнечной системы глубочайшим образом, образуя толстые корки таких лун, как Европа и Энцелад, которые скрывают подповерхностные океаны, составляя основные части Урана и Нептуна, и обеспечивая структуру бесчисленных комет и объектов пояса Койпера, включая Плутон. Помимо простого существования, этот лед активно участвует в экзотических геологических процессах посредством сублимации, криовулканизма и приливного нагрева, создавая некоторые из самых динамичных сред за пределами Земли, сохраняя при этом химические сигнатуры с момента рождения нашей Солнечной системы почти 4,6 миллиарда лет назад.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, сообщается, что наблюдения с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) подтвердили наличие кристаллического водяного льда в пылевом осколочном диске, вращающемся вокруг звезды, похожей на Солнце, на расстоянии 155 световых лет от нас, что подтверждает данные, ранее полученные с помощью бывшего космического телескопа Spitzer в 2008 году. Ведущий исследователь Чэнь Се из Университета Джонса Хопкинса подчеркнул, что беспрецедентные спектральные данные JWST выявили не просто обычный водяной лед, а именно кристаллический водяной лед, ту же форму, что обнаружена в кольцах Сатурна и объектах пояса Койпера нашей солнечной системы.

Этот прорыв, как отмечает соавтор Кристин Чен из Научного института космического телескопа, наконец-то позволяет исследователям изучить, как водяной лед, который имеет решающее значение для формирования гигантских планет, функционирует во всех планетных системах, а не только в нашей.

Молодая звезда HD 181327 всего 23 миллиона лет по сравнению с нашим Солнцем, которому 4,6 миллиарда лет, и содержит активный диск обломков, который, по мнению команды, напоминает наш пояс Койпера миллиарды лет назад. Наблюдения JWST показывают значительный свободный от пыли зазор между звездой и ее диском обломков. Именно здесь частые столкновения ледяных тел непрерывно высвобождают крошечные частицы пылевого водяного льда идеального размера для обнаружения JWST.

Водяной лед в системе HD 181327 распределен неравномерно, с самой высокой концентрацией — более 20% — в холодной внешней области ее диска обломков и гораздо меньшей (около 8%) в середине. Вблизи звезды почти не было обнаружено льда, вероятно, из-за испарения ультрафиолетовым светом или льда, захваченного внутри невидимых планетезималей. Команда использовала ближний инфракрасный спектрограф JWST, который может обнаруживать слабую пыль из космоса. Хотя HD 181327 немного массивнее и горячее Солнца, она предлагает ценный взгляд на то, какой могла быть наша ранняя Солнечная система.

Поскольку астрономы продолжают картографировать наличие водяного льда в звездных системах, эти открытия ведут к более полному пониманию формирования и эволюции планет по всей Галактике. Поразительное сходство между диском обломков HD 181327 и нашим поясом Койпера не только подтверждает теоретические модели, но и предполагает, что развитие нашей Солнечной системы может быть скорее репрезентативным, чем уникальным.

Будущие наблюдения JWST за дополнительными дисками мусора, вероятно, покажут, представляют ли закономерности, наблюдаемые в HD 181327 — с концентрацией льда, увеличивающейся на больших расстояниях от звезды-хозяина — универсальный принцип планетных систем. Это исследование открывает захватывающие возможности для понимания того, как вода, необходимая для жизни, какой мы ее знаем, распределяется во время формирования планетной системы и потенциально доставляется в пригодные для жизни зоны, где находятся каменистые планеты. По мере того, как мы узнаем больше о воде в Галактике, мы в конечном итоге узнаем больше об условиях, которые могли подготовить почву для собственной эволюции Земли и возникновения жизни миллиарды лет назад.