Как вода влияет на рождение планет: новое открытие астрономов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Вода — одно из самых распространенных и важных веществ во Вселенной. Без нее невозможна жизнь, как мы ее знаем, и невозможно образование планет, какими мы их видим. Но где и как вода появляется в космосе? И как она взаимодействует с другими элементами, формируя новые миры?

(a), слева, континуальное изображение HL Tau толщиной 1,7 мм. Центральная, интегрированная карта интенсивности ватерлинии 183 ГГц. Справа, взвешенная по интенсивности карта скорости ватерлинии 183 ГГц после 4σ отсечения по отдельным каналам, где четко обнаружено вращение диска. (b), То же, что и (a), для континуума 0,94 мм и ватерлинии 325 ГГц. Карта скорости, взвешенная по интенсивности, в этом случае вычисляется после 3σ отсечения. (c), слева и по центру, то же, что и a, для континуума 0,94 мм и ватерлинии 321 ГГц. Карта момента 1 не отображается из-за низкого отношения сигнал/шум. Справа, увеличение интенсивности континуума с [4,5,6,7,8]σ контурами отображения линейного момента 0 на частоте 321 ГГц, с σ = 13,3 мДж луча−1 км с−1. Среднеквадратичное значение, связанное с интегрированными картами интенсивности линий 183 и 325 ГГц, составляет, соответственно, пучок 28,2 и 46,3 мДж−1 км с−1. Интенсивность яркости (К). Интегральная интенсивность (тыс. км/с−1). Взвешенная по интенсивности скорость вдоль линии визирования (кмс−1). Расстояние от фазового центра в Прямом Вознесении (Дельта РА). Расстояние от одного центра в Склонении (Delta Dec).
Автор: Facchini, S., Testi, L., Humphreys, E. et al. Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02207-w Источник: www.nature.com

Эти вопросы давно интересуют астрономов, которые исследуют процессы планетообразования вокруг молодых звезд. Одним из таких объектов является HL Tauri — звезда, похожая на Солнце, но в десятки раз моложе. Вокруг нее расположен пылевой диск, в котором происходят сложные химические и физические процессы, приводящие к образованию планет.

Недавно группа международных ученых сделала уникальное открытие: они обнаружили водяной пар в пылевом диске вокруг HL Tauri именно там, где могут формироваться планеты. Для этого они использовали самый мощный инструмент для наблюдения за холодными объектами в космосе — Atacama Large Millimeter Array (ALMA). Это сеть из 66 радиотелескопов, расположенных в пустыне Атакама в Чили, которые работают совместно, создавая изображения с невероятной детализацией.

С помощью ALMA астрономы смогли не только обнаружить, но и отобразить распределение воды в разных регионах диска. Оказалось, что во внутреннем диске содержится как минимум в три раза больше воды, чем во всех океанах Земли. Большая часть воды находится в регионе, где есть разрыв в диске — место, где, по всей видимости, формируется планета. Это подтверждает гипотезу, что вода играет важную роль в процессе планетообразования.

Чем вода так важна для планет? Дело в том, что пылевые зерна, из которых состоит диск, являются семенами планет. Они сталкиваются и склеиваются во всё большие тела, вращающиеся вокруг звезды. Но для этого нужно, чтобы зерна были достаточно липкими, чтобы держаться вместе. А вот тут на сцену выходит вода. Там, где температура достаточно низкая, чтобы вода замерзала на поверхности зерен, они лучше склеиваются друг с другом. Это создает идеальные условия для формирования планет.

Открытие воды в диске вокруг HL Tauri — это большой шаг в понимании процессов планетообразования и роли воды в них. Но это не конец исследований. В ближайшем будущем астрономы планируют использовать новые и более мощные инструменты, такие как Очень Большой Телескоп (ELT) Европейской южной обсерватории (ESO), который будет способен проникнуть в самые внутренние регионы диска, где формируются планеты, подобные Земле. Также планируется модернизация ALMA, которая позволит получать еще более четкие изображения воды и других молекул в космосе. Эти наблюдения помогут нам лучше понять, как рождаются планеты.