Уэбб подтвердил теорию образования планет из воды и обледеневшей гальки

Как появились планеты? Этот вопрос не дает покоя не только астрономам, но и всем, кто любит смотреть на звезды. Существует множество теорий и гипотез о том, как из облака газа и пыли вокруг молодой звезды складываются планетарные системы, но подтвердить их правоту очень сложно. Однако недавно научный мир был потрясен удивительным открытием, сделанным с помощью новейшего космического телескопа Джеймса Уэбба, который позволил им увидеть, как из водяного пара в протопланетных дисках образуются каменные планеты.

Протопланетный диск — это плоское облако газа и пыли, окружающее молодую звезду. Именно в этом диске зарождаются будущие планеты, которые образуются из слияния мелких твердых частиц. По одной из теорий, основным строительным блоком планет является обледеневшая галька, которая формируется в холодных, внешних областях диска — там, где в нашей солнечной системе находятся кометы. Главная идея этой теории заключается в том, что галька должны двигаться к звезде из-за трения в газовом диске, принося на планеты как твердые вещества, так и воду. Основным прогнозом этой теории является то, что когда обледеневшая галька попадает в более теплый регион внутри «снежной линии» — где лед испаряется — она должна выделять большое количество холодного водяного пара. Именно это и наблюдал Уэбб.

«Уэбб показал нам связь между водяным паром во внутреннем диске и движением обледеневшей гальки из внешнего диска», — рассказал главный исследователь Андреа Банцатти из Техасского государственного университета в Сан-Маркосе. «Это открытие открывает новые горизонты для изучения образования каменных планет с помощью Уэбба!»

«Раньше мы думали, что образование планет происходит в изолированных зонах, как будто были эти отдельные ячейки, из которых планеты складываются», — объяснила член команды Колетт Салик из колледжа Вассар в Покипси, штат Нью-Йорк. «Теперь мы видим, что эти зоны могут взаимодействовать друг с другом. Это также то, что, по всей видимости, произошло в нашей солнечной системе».

Ученые использовали Уэбб для изучения четырех протопланетных дисков — двух компактных и двух расширенных. Они спроектировали свои наблюдения так, чтобы проверить, имеют ли компактные диски больше воды в своих внутренних областях, чем расширенные диски с кольцами и промежутками. Это должно быть так, если куски обледеневшей гальки в компактных дисках движутся более эффективно к звезде и приносят большое количество твердых веществ и воды на только формирующиеся, каменные, внутренние планеты. Современные исследования предполагают, что большие планеты могут создавать кольца повышенного давления, где куски гальки склонны задерживаться. Когда они движутся, каждый раз сталкиваясь с увеличением давления, они склонны там оставаться. Эти ловушки давления не обязательно останавливают движение гальки, но они его замедляют. Это то, что, по-видимому, происходит в больших дисках с кольцами и промежутками. Это также могла быть роль Юпитера в нашей солнечной системе — мешать доставке гальки и воды на наши маленькие, внутренние и относительно бедные водой каменные планеты.

Это открытие имеет большое значение для понимания того, как образуются планеты, похожие на Землю, и какой процент воды они содержат. Вода — жизненно важный элемент для существования жизни, как мы ее знаем, поэтому знание того, как она распределяется в пространстве, может помочь нам найти потенциально обитаемые миры. Уэбб — уникальный инструмент для изучения воды в протопланетных дисках, так как он работает в инфракрасном диапазоне, где вода излучает свет. Благодаря своей высокой чувствительности и разрешению Уэбб может детектировать водяной пар в дисках, которые находятся на расстоянии сотен световых лет от нас, и измерять его температуру и распределение.

В будущем ученые планируют использовать Уэбб для изучения большего количества протопланетных дисков и сравнения их свойств. Они также надеются найти другие молекулы, связанные с водой, такие как углекислый газ и метан, которые могут дать дополнительную информацию о химическом составе дисков и планет. Таким образом, Уэбб поможет нам раскрыть тайны планетообразования и приблизиться к ответу на вопрос: есть ли жизнь во Вселенной?