Телескоп «Джеймс Уэбб» впервые подтвердил крупное открытие водяного льда в чужой планетной системе
Астрономы впервые подтвердили наличие водяного льда в планетной системе за пределами нашей собственной. Это новое крупное открытие стало возможным благодаря космическому телескопу NASA «Джеймс Уэбб» (JWST).
Обнаружение именно кристаллического льда, а не просто водяного пара, стало важной вехой в многолетних поисках доказательств существования водяного льда в далёких звёздных системах.
Хотя давно предполагалось, что замёрзшая вода существует в других солнечных системах, предыдущие наблюдения основывались лишь на косвенных данных.
Теперь всё изменилось благодаря сверхчувствительным инструментам «Уэбба», которые подтвердили наличие кристаллического льда в пылевом диске вокруг звезды HD 181327, похожей на Солнце и расположенной в 155 световых годах от нас. Это знаковое открытие стало частью серии важных достижений «Уэбба», включая обнаружение неожиданной полярной активности вблизи полюсов Юпитера.
Подтверждение многолетних предсказаний
Новое открытие подтверждает десятилетия теоретических расчётов и открывает новые пути для понимания динамики формирования планет, а также того, насколько условия для жизни могут быть распространены во Вселенной шире, чем предполагали предыдущие астрономические наблюдения.
Водяной лёд, смешанный с мельчайшими частицами пыли в диске HD 181327, по мнению учёных, образует миниатюрные «грязные снежки», рассеянные по обширному диску звезды.
«Уэбб однозначно обнаружил не просто водяной лёд, а именно кристаллический водяной лёд, который также встречается в кольцах Сатурна и ледяных телах пояса Койпера в нашей Солнечной системе», — сказал Чэнь Се, ведущий автор нового из Университета Джонса Хопкинса.
Водяной лёд вокруг HD 181327
По оценкам астрономов, возраст HD 181327 составляет всего 23 миллиона лет. По сравнению с нашим Солнцем (4,6 млрд лет) это очень молодая звезда.
HD 181327 также немного больше и горячее Солнца и обладает значительно более широким диском обломков с заметным разрывом вблизи звезды. Как и в нашей системе, внешняя часть диска напоминает область за Нептуном — пояс Койпера.
В самых удалённых и холодных областях диска HD 181327 сосредоточены наибольшие запасы водяного льда, которые, по оценкам исследователей, могут составлять до 20% в некоторых зонах.
Интенсивное ультрафиолетовое излучение
Ближе к звезде льда оказалось значительно меньше: около 8% в средней части диска и практически нет во внутренней области. Это может быть связано с мощным ультрафиолетовым излучением, испаряющим любые частицы воды, приближающиеся к звезде.
Другое возможное объяснение — крупные каменистые тела (планетезимали) могут удерживать замёрзшую воду внутри себя, делая её пока необнаружимой даже для самых чувствительных инструментов «Уэбба».
Новые ключи к раннему формированию планет
Открытие имеет огромное значение, поскольку водяной лёд играет критическую роль на ранних стадиях формирования планет. Астрономы полагают, что эта замёрзшая вода может в конечном итоге попадать на формирующиеся планеты земного типа с помощью кометоподобных тел, доставляя не только воду, но и другие компоненты, необходимые для обитаемости.
«25 лет назад, когда я был аспирантом, мой научный руководитель говорил, что в дисках должен быть лёд. Но до "Уэбба" у нас не было инструментов, достаточно чувствительных для таких наблюдений», — сказала соавтор исследования Кристин Чен из Института космического телескопа.
После многих лет предположений спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) «Уэбба» наконец предоставил данные, подтверждающие эти теории. В отличие от предыдущих обсерваторий (например, телескопа «Спитцер»), NIRSpec способен улавливать даже самые слабые следы пыли и льда.
Накопление водяного льда со временем
Со временем столкновения ледяных тел в диске HD 181327 будут производить новые мелкие частицы, которые «Уэбб» сможет обнаружить, что приведёт к новым открытиям в будущем.
«Ледяные материалы в конечном итоге могут быть "доставлены" на планеты земного типа, которые могут сформироваться в таких системах за сотни миллионов лет», — отмечает Чэнь Се.
Теперь, когда наличие водяного льда в другой планетной системе подтверждено, астрономы планируют изучить и другие диски и молодые планетные системы в Млечном Пути в поисках дополнительных признаков воды — а возможно, и жизни, — которые могли оставаться незамеченными из-за ограничений прошлых технологий.