Odkiaľ pochádzajú planéty? Celý proces sa môže skomplikovať. Planetárne embryá sa niekedy stretávajú s vývojovými prekážkami, ktoré z nich vychádzajú ako asteroidy alebo holé planetárne jadrá. Ale aspoň jedna otázka o formovaní planét bola konečne zodpovedaná: ako získate vodu.

Teórie formovania planét už desaťročia naznačujú, že planéty prijímajú vodu z ľadom pokrytých úlomkov hornín, ktoré sa tvoria v zamrznutých vonkajších oblastiach protoplanetárnych diskov, kde svetlo a teplo z hviezdy vznikajúcej sústavy postrádajú intenzitu potrebnú na roztopenie ľadu. . Keď trenie spôsobené plynom a prachom v disku presunie tieto kamienky dovnútra k hviezde, prinesú vodu a iný ľad na planéty po prekročení snehovej hranice, kde sa veci zahrejú natoľko, že ľad odfúkne a uvoľní obrovské množstvo vody. para. Toto všetko sa doteraz predpokladalo.

Teleskop Jamesa Webba agentúry NASA teraz pozoroval prevratný dôkaz týchto myšlienok, keď zobrazil štyri mladé protoplanetárne disky. Na zber týchto údajov použil teleskop svoj spektrometer so stredným rozlíšením (MRS) webového prístroja pre stredné infračervené žiarenie (MIRI), pretože je obzvlášť citlivý. na vodnú paru. Webb zistil, že na dvoch z týchto diskov sa za hranicou sneženia objavilo obrovské množstvo studenej vodnej pary, čo potvrdilo, že ľad stúpajúci zo zamrznutých okruhliakov môže skutočne dodávať vodu na planéty, ako je tá naša.

Na okraji

Webb mal svoje povestné oko na štyroch protoplanetárnych diskoch, ktoré sú len asi 2 alebo 3 milióny rokov staré a tvoria sa okolo hviezd podobných Slnku. Z týchto diskov boli dva kompaktné, zatiaľ čo ostatné boli väčšie, s viacerými medzerami pretínajúcimi disk. Výskumný tím, ktorý stál za týmto výskumom, chcel vedieť, či sa voda dostala do vnútorného disku sublimáciou ľadu na kamienky, ktoré sa dostali dovnútra z okrajov disku. Snažili sa tiež zistiť, či sa to deje efektívnejšie na kompaktných alebo väčších diskoch.

Predchádzajúce štúdie s použitím Spitzerovho vesmírneho teleskopu NASA a ALMA našli niektoré údaje naznačujúce, že je možný presun štrku z vonkajších do vnútorných častí disku spolu s následným vyparovaním ľadu. Bohužiaľ, údaje boli nejasné kvôli ich nízkej presnosti; Spektrálne čiary, ktoré identifikovali prítomnosť vody, boli rozmazané. Webbovo vyššie rozlíšenie dokázalo oddeliť tieto čiary tak, aby boli jasnejšie a zobrazovali spektrá teplej a studenej vody.

Webbovi výskumníci hľadali studenú vodu, ktorá by mohla naznačovať sublimovaný ľad, čo potvrdzuje predchádzajúce predstavy o unášaní zamrznutého štrku. Teplá voda v disku nemôže ísť ďalej ako dôkaz, pretože to pravdepodobne znamená, že drift a sublimácia už prebehli a že výsledná vodná para bola teraz ohriata hviezdou rodiaceho sa planetárneho systému.

Z kamienkov na planétu

Vo väčších diskoch zistil, že zamrznuté kamienky vo väčších systémoch ťažko prešli cez medzery. Často sa zachytia inými materiálmi plávajúcimi v medzere a zostanú tam uviaznuté, namiesto toho, aby pokračovali v unášaní dovnútra. Majú tiež tendenciu stretávať sa s tlakovými pascami alebo oblasťami zvýšeného tlaku, ktoré spôsobujú ich nahromadenie, čo im presne nezabráni v odlúčení, ale pôsobí ako kozmický spomaľovač. Zatiaľ čo v týchto diskoch bolo zistené nejaké množstvo studenej vodnej pary, na snežnej čiare, ktorú tím hľadal, nebolo významné množstvo pary.

CD noty boli obrovským pokrokom. Údaje zaslané Webbom ukázali, že hoci existovali spektrá naznačujúce emisie teplejšej vodnej pary ďaleko vo vnútri disku, na vonkajšej strane snehovej čiary bol tiež prebytok emisií studenej vodnej pary. Odtiaľ sa vodná para presúva do vnútorných častí disku.

„Unášanie a zachytávanie kamienkov poskytuje nevyhnutný prirodzený proces pre rozsiahle prepojenie medzi vnútornými a vonkajšími oblasťami disku, čo môže vysvetliť prebytok studenej vody odhalený pomocou MIRI v CD analyzovaných v tejto práci,“ uviedli vedci v nedávnej štúdii. . Vydaný v Astrophysical Journal Letters.

Takže čo sa odtiaľ stane? Nakoniec sa unášané kamienky bez ľadu navzájom zrazia, až kým nezačnú pribúdať, aby vytvorili to, čo sa nakoniec môže stať planétou. Táto hypotetická planéta by mohla byť neskôr poháňaná vodnou parou a o miliardy rokov by sa z nej mohla stať ďalšia Zem. Možno už existujú analógy pre našu planétu. Možno sa ešte nesformovali.

The Astrophysical Journal Letters, 2023. DOI: 10.3847/2041-8213/acf5ec