Η ιδέα αυτού του καλλιτέχνη απεικονίζει το αστέρι PDS 70 και τον εσωτερικό πρωτοπλανητικό δίσκο του. Νέες μετρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA αποκάλυψαν υδρατμούς σε αποστάσεις μικρότερες από 100 εκατομμύρια μίλια από το αστέρι — την περιοχή όπου μπορεί να σχηματιστούν βραχώδεις και επίγειοι πλανήτες. Αυτή είναι η πρώτη ανίχνευση νερού στην επίγεια περιοχή ενός δίσκου που είναι ήδη γνωστό ότι φιλοξενεί δύο ή περισσότερους πρωτοπλανήτες, ένας από τους οποίους φαίνεται επάνω δεξιά. Πίστωση: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
Η ανακάλυψη δείχνει ότι υπάρχει μια δεξαμενή νερού διαθέσιμη για επίγειους πλανήτες που μπορεί να συγχωνευθούν εκεί.
Νερό, νερό, παντού – όχι σε σταγόνες, αλλά ως ατμός. επιστήμονες που χρησιμοποιούν NASA‘μικρό Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb Ανακάλυψαν ότι οι διψασμένοι πλανήτες στο σύστημα PDS 70 έχουν πρόσβαση σε μια δεξαμενή νερού. Το πιο σημαντικό, οι υδρατμοί βρέθηκαν σε απόσταση 100 εκατομμυρίων μιλίων από το αστέρι – την περιοχή όπου μπορεί να σχηματιστούν επίγειοι πλανήτες όπως η Γη. (Η Γη περιφέρεται περίπου 93 εκατομμύρια μίλια από τον ήλιο μας.)
Το PDS 70 είναι πολύ πιο ψυχρό από τον Ήλιο μας, με εκτιμώμενη ηλικία 5,4 εκατομμυρίων ετών. Είναι το σπίτι σε δύο γνωστούς γίγαντες πλανήτες αερίου, τουλάχιστον ένας από τους οποίους εξακολουθεί να συσσωρεύει υλικό και να αναπτύσσεται. Αυτή είναι η πρώτη ανίχνευση νερού στην επίγεια περιοχή ενός δίσκου που είναι ήδη γνωστό ότι φιλοξενεί δύο ή περισσότερους πρωτοπλανήτες.
Το φάσμα πρωτοπλανητικού δίσκου του PDS 70, που λαμβάνεται με το MIRI (όργανο μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας) του Webb, εμφανίζει έναν αριθμό γραμμών εκπομπής από υδρατμούς. Οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι υπάρχει νερό στον εσωτερικό δίσκο του συστήματος, σε αποστάσεις μικρότερες από 100 εκατομμύρια μίλια από το αστέρι — την περιοχή όπου μπορεί να σχηματιστούν βραχώδεις και επίγειοι πλανήτες. Πίστωση: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Webb ανιχνεύει υδρατμούς στην περιοχή σχηματισμού βραχωδών πλανητών
Το νερό είναι απαραίτητο για τη ζωή όπως το ξέρουμε. Ωστόσο, το πώς έφτασε το νερό στη Γη και αν οι ίδιες διαδικασίες θα μπορούσαν να σπείρουν τους σπόρους βραχωδών εξωπλανητών που περιφέρονται γύρω από μακρινά αστέρια παραμένουν θέματα επιστημονικής συζήτησης. Αυτές οι συζητήσεις μπορεί να ωφεληθούν από νέες ιδέες από το πλανητικό σύστημα PDS 70, που βρίσκεται 370 έτη φωτός μακριά. Αυτό το αστρικό σύστημα περιλαμβάνει έναν εσωτερικό και εξωτερικό δίσκο αερίου και σκόνης, που χωρίζονται από ένα κενό 5 δισεκατομμυρίων μιλίων (ή 8 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων). Δύο γνωστοί αέριοι γίγαντες πλανήτες κατοικούν μέσα σε αυτό το χάσμα.
Νέα δεδομένα, που συλλέχθηκαν από το MIRI (όργανο μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας) του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb της NASA, αποκάλυψαν υδρατμούς στον εσωτερικό δίσκο του συστήματος, σε αποστάσεις μικρότερες από 100 εκατομμύρια μίλια (160 εκατομμύρια χιλιόμετρα) από το αστέρι — την περιοχή όπου μπορεί να σχηματιστούν βραχώδεις και επίγειοι πλανήτες. (Η Γη περιφέρεται περίπου 93 εκατομμύρια μίλια από τον ήλιο μας.) Θα πρέπει να σημειωθεί ότι είναι η πρώτη φορά που ανιχνεύεται νερό στην επίγεια περιοχή ενός δίσκου που έχει ήδη επιβεβαιωθεί ότι φιλοξενεί δύο ή περισσότερους πρωτοπλανήτες.
“Έχουμε δει νερό σε άλλους δίσκους, αλλά όχι τόσο κοντά σε ένα σύστημα όπου οι πλανήτες συγκεντρώνονται αυτήν τη στιγμή. Δεν μπορέσαμε να κάνουμε αυτό το είδος μέτρησης πριν από τον Webb”, δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Giulia Perotti από το Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας.
«Αυτή η ανακάλυψη είναι πολύ συναρπαστική, καθώς εξερευνά την περιοχή στην οποία συνήθως σχηματίζονται βραχώδεις πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη», πρόσθεσε ο Διευθυντής του MPIA Τόμας Χένινγκ, συν-συγγραφέας στην εφημερίδα. Ο Henning είναι ο κύριος ερευνητής για το πρόγραμμα MIRI του Webb (Mid-Infrared Disk Survey) που έκανε την ανίχνευση και ο κύριος ερευνητής για το πρόγραμμα MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey) που πήρε τα δεδομένα.
Ατμικό περιβάλλον για σχηματισμό πλανητών
Το PDS 70 είναι ένα αστέρι τύπου Κ, το οποίο είναι πολύ πιο ψυχρό από τον Ήλιο μας, με εκτιμώμενη ηλικία 5,4 εκατομμυρίων ετών. Αυτό είναι σχετικά παλιό όσον αφορά τα αστέρια με δίσκους που σχηματίζουν πλανήτες, γεγονός που έκανε την ανακάλυψη των υδρατμών εκπληκτική.
Με την πάροδο του χρόνου, η περιεκτικότητα σε αέριο και σκόνη των δίσκων που σχηματίζουν πλανήτη μειώνεται. Είτε η ακτινοβολία και οι άνεμοι του κεντρικού άστρου απομακρύνουν τέτοιο υλικό, είτε η σκόνη μεγαλώνει σε μεγαλύτερα σώματα που τελικά σχηματίζουν πλανήτες. Επειδή προηγούμενες μελέτες απέτυχαν να ανιχνεύσουν νερό στις κεντρικές περιοχές δίσκων παρόμοιας ηλικίας, οι αστρονόμοι υποψιάστηκαν ότι μπορεί να μην επιβιώσει από την σκληρή αστρική ακτινοβολία, οδηγώντας σε ξηρό περιβάλλον για το σχηματισμό οποιωνδήποτε βραχωδών πλανητών.
Οι αστρονόμοι δεν έχουν ακόμη εντοπίσει πλανήτες που σχηματίζονται μέσα στον εσωτερικό δίσκο του PDS 70. Ωστόσο, βλέπουν τις πρώτες ύλες για την κατασκευή βραχωδών κόσμων με τη μορφή πυριτικών αλάτων. Η ανακάλυψη των υδρατμών υποδηλώνει ότι αν σχηματίζονταν εκεί βραχώδεις πλανήτες, θα είχαν διαθέσιμο νερό από την αρχή.
Βρήκαμε μια αρκετά μεγάλη ποσότητα μικρών κόκκων σκόνης. Εκτός από την ανακάλυψή μας για τους υδρατμούς, ο εσωτερικός δίσκος είναι ένα πολύ συναρπαστικό μέρος, δήλωσε ο συν-συγγραφέας Renz Waters από το Πανεπιστήμιο Radboud στην Ολλανδία.
Ποια είναι η προέλευση του νερού;
Αυτή η ανακάλυψη εγείρει το ερώτημα της πηγής του νερού. Η ομάδα MINDS εξέτασε δύο διαφορετικά σενάρια για να εξηγήσει τα ευρήματά της.
Μια πιθανότητα είναι ότι μόρια νερού σχηματίζονται στη θέση τους, καθώς τα ανιχνεύουμε, όταν τα άτομα υδρογόνου και οξυγόνου ανασυνδυάζονται. Μια δεύτερη πιθανότητα είναι ότι τα επικαλυμμένα με πάγο σωματίδια σκόνης μετακινούνται από τον κρύο εξωτερικό δίσκο στον καυτό εσωτερικό δίσκο, όπου ο πάγος του νερού εξαχνώνεται και μετατρέπεται σε ατμό. Αυτό το σύστημα μεταφοράς θα ήταν εκπληκτικό, αφού η σκόνη θα έπρεπε να διασχίσει το τεράστιο χάσμα που σχηματίζουν οι δύο γιγάντιοι πλανήτες.
Ένα άλλο ερώτημα που τίθεται από αυτή την ανακάλυψη είναι πώς το νερό μπορεί να επιβιώσει τόσο κοντά σε ένα αστέρι, όταν το υπεριώδες φως του άστρου πρέπει να σπάσει τυχόν μόρια νερού. Πιθανότατα, τα περιβάλλοντα υλικά όπως η σκόνη και άλλα σωματίδια νερού λειτουργούν ως προστατευτική ασπίδα. Ως αποτέλεσμα, το νερό που ανιχνεύτηκε στον εσωτερικό δίσκο του PDS 70 θα μπορούσε να αποφύγει την καταστροφή.
Τελικά, η ομάδα θα χρησιμοποιήσει δύο άλλα όργανα Webb, το NIRCam (Near Infrared Camera) και το NIRSpec (Near Infrared Spectrometer), για να μελετήσει το PDS 70 σε μια προσπάθεια να αντλήσει μεγαλύτερη κατανόηση.
Αυτές οι παρατηρήσεις λήφθηκαν ως μέρος του Guaranteed Time Observation 1282. Αυτό το εύρημα έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό φύση.
Αναφορά: “Water in the planet-forming region of PDS 70” των G. Perotti, V. Christiaens, Th. Henning, P. Tabone, LBFM Waters, I. Camp, J. Olofsson, SL Grant, D. Gasman, J. Bowman, M. Samland, Franceschi R, EF Van Dishoek, K. Schwartz, M. Goodell, P.-O. Lagage, T. P. Ray, B. Vandenbussche, A. Abergel, O. Absil, A. M. Arabhavi, I. Argyriou, D. Barrado, A. Boccaletti, A. Caratti o Garatti, V. Geers, A. M. Glauser, K. Justannont, F. Onn, M. φύση.
DOI: 10.1038/s41586-023-06317-9
Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι το κορυφαίο παρατηρητήριο διαστημικής επιστήμης στον κόσμο. Ο Webb λύνει μυστήρια στο ηλιακό μας σύστημα, κοιτάζει πέρα από μακρινούς κόσμους γύρω από άλλα αστέρια και ερευνά μυστηριώδεις δομές και την προέλευση του σύμπαντος και τη θέση μας σε αυτό. Το Webb είναι ένα διεθνές πρόγραμμα υπό την ηγεσία της NASA με τον συνεργάτη της, ESA (Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος) και την Καναδική Διαστημική Υπηρεσία.