Астрономы ошеломлены: обнаружена планетная колыбель, заполненная углекислым газом
Исследование ученых Стокгольмского университета выявило планетообразующий диск с на удивление необычным химическим составом: неожиданно высоким содержанием углекислого газа (CO2) в регионах, где в будущем могут сформироваться планеты земного типа. Открытие, сделанное с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST), ставит под сомнение устоявшиеся представления о химическом составе мест рождения планет.
«В отличие от большинства соседних дисков, формирующих планеты, где во внутренних областях преобладает водяной пар, этот диск на удивление богат углекислым газом», — говорит Дженни Фредиани, аспирант кафедры астрономии Стокгольмского университета.
«На самом деле, воды в этой системе настолько мало, что ее едва можно обнаружить — резкий контраст с тем, что мы обычно наблюдаем».
Новообразованная звезда изначально глубоко погружена в газовое облако, из которого она образовалась, и создаёт вокруг себя диск, где, в свою очередь, могут формироваться планеты. В традиционных моделях формирования планет галька, богатая водяным льдом, дрейфует из холодных внешних областей диска в более тёплые внутренние области, где повышение температуры вызывает сублимацию льда. Этот процесс обычно приводит к появлению выраженных признаков водяного пара во внутренних зонах диска. Однако в данном случае спектр JWST/MIRI показывает необычайно выраженную характеристику углекислого газа.
«Это бросает вызов современным моделям химии и эволюции диска, поскольку высокие уровни углекислого газа относительно воды невозможно легко объяснить стандартными процессами эволюции диска», — объясняет Дженни Фредиани.
Арьян Бик, исследователь кафедры астрономии Стокгольмского университета, добавляет: «Такое высокое содержание углекислого газа в зоне формирования планет неожиданно. Это указывает на возможность того, что интенсивное ультрафиолетовое излучение — как от звезды-хозяина, так и от соседних массивных звёзд — меняет химический состав диска».
Исследователи также обнаружили редкие изотопные варианты углекислого газа, обогащенные либо углеродом-13, либо изотопами кислорода ¹⁷O и ¹⁸O, которые отчетливо видны в данных JWST. Эти изотопологи могут дать важные ключи к решению давних вопросов о необычных изотопных «отпечатках пальцев», обнаруженных в метеоритах и кометах — реликтах формирования нашей Солнечной системы.
Этот богатый CO2 диск был обнаружен в массивной области звездообразования NGC 6357, расположенной примерно в 1,7 килопарсека (около 53 квадриллионов километров) от нас. Открытие было сделано в рамках проекта eXtreme Ultraviolet Environments (XUE) , который изучает влияние интенсивных радиационных полей на химический состав диска.
Мария-Клаудия Рамирес-Таннус из Института астрономии Общества Макса Планка в Гейдельберге, возглавляющая проект XUE, считает это открытие захватывающим: «Оно показывает, как экстремальные радиационные условия, характерные для массивных областей звездообразования, могут изменить структуру планет. Поскольку большинство звёзд и, вероятно, планет формируются в таких областях, понимание этих эффектов крайне важно для понимания разнообразия планетарных атмосфер и их потенциальной обитаемости».
Благодаря инструменту MIRI телескопа JWST астрономы теперь могут наблюдать далёкие, окутанные пылью диски с беспрецедентной детализацией в инфракрасном диапазоне, что позволяет получить важнейшую информацию о физических и химических условиях, управляющих формированием планет. Сравнивая эти интенсивные среды с более спокойными, изолированными регионами, исследователи открывают разнообразие условий, формирующих формирующиеся планетные системы. Астрономы из Стокгольмского университета и Чалмерса участвовали в разработке инструмента MIRI, который представляет собой камеру и спектрограф, регистрирующий средне- и длинноволновое инфракрасное излучение в диапазоне от 5 до 28 микрон. Он также оснащён коронографами, специально разработанными для наблюдения за экзопланетами.
Результаты работы опубликованы в Astronomy & Astrophysics.
Изображение: