Воды нет, есть CO₂: странный диск бросает вызов науке – невероятное открытие телескопа James Webb

Учёные из Стокгольмского университета совместно с коллегами из других научных центров сообщили о неожиданной находке: в протопланетном диске звезды в области звездообразования NGC 6357 зафиксировано аномально высокое содержание углекислого газа. Это открытие, сделанное с помощью космического телескопа James Webb (JWST), ставит под сомнение классические модели формирования планет. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Что необычного нашли в диске

В традиционных теориях считается, что во внутренних частях протопланетных дисков основную роль играет водяной пар, образующийся, когда частицы льда перемещаются из холодных внешних областей ближе к звезде. Однако в данном случае всё оказалось иначе: в диске почти не обнаружено воды, зато углекислый газ (CO₂) присутствует в необычно больших количествах.

Аспирантка астрономического факультета Дженни Фредиани подчеркнула, что такой результат резко отличается от привычных наблюдений:

"В этой системе воды так мало, что её трудно обнаружить, и это полностью контрастирует с типичными протопланетными дисками".

Возможные причины аномалии

Учёные предполагают, что избыток CO₂ может быть вызван сильным ультрафиолетовым излучением, исходящим как от самой звезды, так и от соседних массивных объектов.

По словам исследователя Арьяна Бика, повышенная радиация способна разрушать молекулы воды и одновременно стимулировать образование углекислого газа, меняя химический баланс в диске.

Кроме того, наблюдения выявили редкие изотопы углекислого газа, такие как углерод-13 и необычные варианты кислорода. Эти данные помогут объяснить загадочные изотопные следы, обнаруженные ранее в метеоритах и кометах — древних свидетелях формирования Солнечной системы.

Значение открытия

Открытие имеет серьёзные последствия для понимания того, как формируются планеты и их атмосферы. Если часть дисков действительно содержит мало воды, это может повлиять на вероятность возникновения планет, богатых океанами, подобных Земле.

Руководитель проекта XUE, астроном из Института астрономии Общества Макса Планка Мария-Клаудия Рамирес-Таннус, отметила:

"Это открытие иллюстрирует, как экстремальные радиационные условия в районах звездообразования воздействуют на материалы, из которых формируются планеты".

Таким образом, новые данные позволяют по-новому взглянуть на разнообразие планетных систем во Вселенной.

Инструмент JWST и его возможности

Главную роль в исследовании сыграл прибор MIRI, установленный на JWST. Он работает в среднем инфракрасном диапазоне (от 5 до 28 микрон) и позволяет рассматривать удалённые пылевые диски с беспрецедентной детализацией. С его помощью астрономы могут изучать не только химический состав дисков, но и процессы, которые формируют будущее строение планет.

Учёные из Стокгольмского и Чалмерского университетов внесли значительный вклад в разработку этого инструмента, включая спектрограф, камеру и коронографы, предназначенные для наблюдения за экзопланетами.

Три интересных факта

1. Область NGC 6357, где обнаружен необычный диск, известна как "Туманность Омара Хайяма" или "Туманность Боевой Рыбы" и является одним из крупнейших регионов звездообразования в нашей галактике.
2. Космический телескоп James Webb способен фиксировать химический состав планетных дисков на расстоянии более 10 000 световых лет.
3. В метеоритах, упавших на Землю, также находят аномальные изотопы углерода и кислорода, что связывает исследования далеких дисков с историей формирования нашей Солнечной системы.