Bőséges mennyiségben talált vizet a James Webb a kőzetbolygók keletkezési zónájában

5193

Víz, víz, mindenütt víz – nyári vizes rovatunkkal jelentkezünk ismét, noha mai témánk inkább gőz vagy pára lesz a csillagok világából, semmint hűsítő, cseppfolyós víz.

A James Webb-űrtávcsővel végzett megfigyelésekkel megállapították a csillagászok, hogy a PDS 70 katalógusjelű bolygórendszer kialakulóban lévő planétái szomjának oltására bőséges vízmennyiség áll rendelkezésre a bolygókeletkezési korongban, még a csillagtól mért 150 millió km-es távolságon belül is – ez egy csillagászati egység (CsE), ami a Nap–Föld távolságnak felel meg. Ez az a régió, ahol a Földhöz hasonló, a csillag lakhatósági zónájába eső kőzetbolygók kialakulhatnak. Most először találtak a csillagászok vizet egy bolygókat is tartalmazó akkréciós korong belső régiójában.

Tudjuk, hogy a víz nélkülözhetetlen a Földön megismert összes életforma számára. A szakemberek azonban jelenleg is vitatkoznak azon, hogy milyen úton került a fiatal, még formálódó Földre a folyóink, tavaink és óceánjaink vizét biztosító folyadékmennyiség. Ahogyan az se világos, hogy vajon saját bolygónk esete egyedi-e, vagy általában a Földhöz hasonló úton tesznek szert vízre más szilárd felszínű exobolygók is.

Left of center, a bright light source illuminates a surrounding disk colored dusky red. The disk is tilted from upper left to lower right, and has spiral features that are most prominent near the star. Small, rocky objects are scattered throughout the inner disk. At upper right, there is a gap through which background stars can be seen. At the outer edge of this gap is a dusky globe representing a gas giant planet. Beyond it, in the top right corner, is additional outer disk material, some of which is falling onto the planet.
Fantáziarajz a PDS 70 katalógusjelű csillagról és rendszeréről. A belső és külső bolygókeletkezési korongot széles űr választja el egymástól, ebben két kialakulóban lévő gázóriás exobolygó-kezdemény kering. Forrás: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

A tőlünk 370 fényévre található PDS 70 rendszer fiatal központi csillaga hűvösebb a Napnál, kora mindössze 5,4 millió év. A rendszer két ismert gázóriásnak ad otthont, melyek közül legalább az egyik jelenleg is növekedésben van, és anyagot fog be a bolygókeletkezési korongból. A korong két részből áll, a belső és külső korongot egy 8 milliárd km (55 CsE) széles rés választja el egymástól, ebben kering a két születő gázóriás exobolygó.

A csillagászok már korábban is találtak vizet bolygókeletkezési korongokban, ám most a James Webb-űrtávcső infravörös MIRI műszerével a központi csillaghoz minden eddiginél közelebb mutatták ki az éltető anyagot, ott, ahol a Földhöz hasonló kőzetbolygók is keletkezhetnek, és egy olyan rendszerben, amelyikben már meglévő bolygókat is ismerünk. A felfedezéshez szükséges pontos mérések csak a James Webb-űrtávcsővel váltak lehetségessé.

A PDS 70 a Napunknál hűvösebb K-színképtípusú vörös törpecsillag, és 5,4 millió éves kora bár a csillagok közt fiatal, a bolygókeletkezési korongja már viszonylag idősnek számít. Ezért különösen meglepődtek a csillagászok a víz jelenlétén, hiszen idővel a korong gáz- és portartalma ritkul. Egyrészt az anyagot kisöpri a központi csillag sugárzása, másrészt a porszemek nagyobb testekké, bolygócsírákká, majd bolygókká állnak össze. Hogy a bolygókeletkezési korongok központjához közel korábban nem tudtak vizet kimutatni, azt a szakemberek azzal igyekeztek magyarázni, hogy valóban száraz, sivatagos környezet lehet ott, ahonnan rég eltűnt ez az alapvető fontosságú anyag.

Graphic titled “PDS 70 Inner Disk; Emission Spectrum.” The graphic shows a spectrum in the form of a graph of the Brightness of Light on the vertical y-axis versus Wavelength of Light in microns on the horizontal x-axis. The Webb data is plotted as a relatively flat, continuous white line with a series of narrow peaks. Overlaid on the white line is a blue line representing a water model. The blue line has narrow peaks that match the white ones. This shows that Webb has detected water vapor. For more details, select View Description.
A PDS 70 belső korongjának kibocsátási színképe. Fehér vonal jelzi a James Webb-űrtávcső MIRI műszerének méréseit, míg a számított kék vonal egy elméleti vizes modellből származik. Forrás: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

Noha a PDS 70 belső korongjában nem találtak bolygókezdeményt a csillagászok, minden építőanyag rendelkezésre áll ott egy vizes kőzetbolygó kialakulásához, ami mindenképp rendkívül izgalmassá teszi ezt a rendszert. A következő fontos kérdés, hogy vajon honnan származik a most megtalált vízpára. Erre két lehetséges magyarázat vetődött fel. Az egyik lehetőség, hogy a víz ott helyben keletkezett a csillagközi anyag hidrogén- és oxigénatomjaiból. De elképzelhető az is, hogy a hűvösebb külső korongban jég rakódik a porszemcsék felületére, majd a belső régiók felé sodródva idővel elpárolog, elszublimál róluk ez a bevonat. Ehhez azonban a porrészecskéknek valahogyan át kellene jutniuk a két korong közt tátongó, az ottani exobolygó-kezdemények által kivájt széles, közel üres résen.

Szintén kérdés, hogy miként maradhat meg a víz abban a régióban, ahol a csillag ultraibolya sugárzása rombolja, lebontja a vízmolekulákat. Ennek megakadályozásában valószínűleg segítenek a porszemcsék, amelyek árnyékoló védőpajzsa megóvja a vízrészecskéket a csillag káros sugárzásától. Talán így maradhatott fenn a víz hosszú távon a PDS 70 belső korongjában. A csillagászok a James Webb többi műszerével fogják alaposabban tanulmányozni ezt a rendszert, hogy további részleteket feltárva választ kaphassanak a most még megválaszolatlan kérdéseikre.

Forrás: NASA/ESA/CSA

Hozzászólás

hozzászólás