Το James Webb Space Telescope εντόπισε υδρατμούς σε απόσταση 370 έτη φωτός

Νέες μετρήσεις του Mid-InfraRed Instrument (MIRI) του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb των NASA/ESA/CSA εντόπισαν υδρατμούς στον εσωτερικό δίσκο του συστήματος PDS 70, που βρίσκεται 370 έτη φωτός μακριά. Πρόκειται για την πρώτη ανίχνευση νερού στην περιοχή ενός δίσκου που είναι ήδη γνωστό ότι φιλοξενεί δύο ή περισσότερους πρωτοπλανήτες.

Το νερό είναι απαραίτητο για τη ζωή όπως την ξέρουμε. Ωστόσο, οι επιστήμονες διερωτώνται πώς έφτασε στη Γη και αν οι ίδιες διαδικασίες θα μπορούσαν να δημιουργήσουν βραχώδεις εξωπλανήτες σε τροχιά γύρω από μακρινά αστέρια. Νέες γνώσεις μπορεί να προκύψουν από το σύστημα PDS 70, το οποίο φιλοξενεί έναν εσωτερικό και έναν εξωτερικό δίσκο που χωρίζονται από ένα κενό οκτώ δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων, εντός του οποίου βρίσκονται δύο γνωστοί αέριοι γίγαντες. Το MIRI εντόπισε υδρατμούς στον εσωτερικό δίσκο του συστήματος σε αποστάσεις μικρότερες από 160 εκατομμύρια χιλιόμετρα από το άστρο - την περιοχή όπου μπορεί να σχηματίζονται βραχώδεις, γήινοι πλανήτες (η Γη βρίσκεται σε τροχιά 150 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τον Ήλιο).

"Έχουμε παρατηρήσει νερό σε άλλους δίσκους, αλλά όχι τόσο κοντά και σε ένα σύστημα όπου επί του παρόντος σχηματίζονται πλανήτες. Δεν μπορούσαμε να κάνουμε τέτοιου είδους μετρήσεις πριν από το Webb", δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Giulia Perotti του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck (MPIA) στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας.

"Αυτή η ανακάλυψη είναι εξαιρετικά συναρπαστική, καθώς διερευνά την περιοχή όπου συνήθως σχηματίζονται βραχώδεις πλανήτες παρόμοιοι με τη Γη", πρόσθεσε ο διευθυντής του MPIA Thomas Henning, συν-συγγραφέας της δημοσίευσης. Ο Henning είναι συν-ερευνητής του MIRI (Mid-InfraRed Instrument) του Webb, που έκανε την ανίχνευση, και κύριος ερευνητής του προγράμματος MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey) που πήρε τα δεδομένα.

Ένα υγρό περιβάλλον για το σχηματισμό πλανητών

Το PDS 70 είναι ένα άστρο τύπου Κ, ψυχρότερο από τον Ήλιο, και εκτιμάται ότι έχει ηλικία 5,4 εκατομμυρίων ετών. Αυτό είναι σχετικά παλιό μεταξύ των άστρων με δίσκους που σχηματίζουν πλανήτες, γεγονός που έκανε την ανακάλυψη των υδρατμών να προκαλεί έκπληξη.

Με την πάροδο του χρόνου, η περιεκτικότητα σε αέριο και σκόνη των δίσκων που σχηματίζουν πλανήτες μειώνεται. Είτε η ακτινοβολία και οι άνεμοι του κεντρικού αστέρα απομακρύνουν αυτό το υλικό, είτε η σκόνη μεγαλώνει σε μεγαλύτερα αντικείμενα που τελικά σχηματίζουν πλανήτες. Καθώς προηγούμενες μελέτες απέτυχαν να ανιχνεύσουν νερό στις κεντρικές περιοχές των ομοίως γερασμένων δίσκων, οι αστρονόμοι υποψιάστηκαν ότι αυτό μπορεί να μην επιβίωνε από τη σφοδρή αστρική ακτινοβολία, οδηγώντας σε ένα ξηρό περιβάλλον για το σχηματισμό τυχόν βραχωδών πλανητών.

Οι αστρονόμοι δεν έχουν ακόμη εντοπίσει τη δημιουργία πλανητών μέσα στον εσωτερικό δίσκο του PDS 70. Ωστόσο, βλέπουν τις πρώτες ύλες για τη δημιουργία βραχωδών κόσμων, με τη μορφή πυριτικών αλάτων. Η ανίχνευση υδρατμών υποδηλώνει ότι αν σχηματίζονται εκεί βραχώδεις πλανήτες, θα έχουν από την αρχή νερό στη διάθεσή τους.

"Βρίσκουμε μια σχετικά μεγάλη ποσότητα μικρών κόκκων σκόνης. Σε συνδυασμό με την ανίχνευση υδρατμών, ο εσωτερικός δίσκος αποτελεί ένα πολύ συναρπαστικό μέρος", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Rens Waters του Πανεπιστημίου Radboud στην Ολλανδία.

Ποια είναι η προέλευση του νερού;

Η ανακάλυψη εγείρει το ερώτημα από πού προήλθε το νερό. Η ομάδα MINDS εξέτασε δύο διαφορετικά σενάρια για να εξηγήσει το εύρημά της.

Μια πιθανότητα είναι ότι τα μόρια του νερού σχηματίζονται στη θέση, όπου τα ανιχνεύουμε, καθώς τα άτομα υδρογόνου και οξυγόνου ενώνονται. Μια δεύτερη πιθανότητα είναι ότι τα σωματίδια σκόνης που είναι επικαλυμμένα με πάγο μεταφέρονται από τον ψυχρό εξωτερικό δίσκο στον θερμό εσωτερικό δίσκο, όπου ο πάγος του νερού εξαχνώνεται και μετατρέπεται σε ατμό. Ένα τέτοιο σύστημα μεταφοράς θα προκαλούσε έκπληξη, αφού η σκόνη θα έπρεπε να διασχίσει το μεγάλο κενό που έχουν χαράξει οι δύο γιγάντιοι πλανήτες.

Ένα άλλο ερώτημα που εγείρεται από την ανακάλυψη είναι πώς το νερό θα μπορούσε να επιβιώσει τόσο κοντά στο άστρο, όπου το υπεριώδες φως του άστρου θα έπρεπε να διασπάσει τυχόν μόρια νερού. Πιθανότατα, το περιβάλλον υλικό, όπως η σκόνη και άλλα μόρια νερού, χρησιμεύει ως προστατευτική ασπίδα. Ως αποτέλεσμα, το νερό που εντοπίστηκε κοντά στο PDS 70 θα μπορούσε να επιβιώσει από την καταστροφή.

Τελικά, η ομάδα θα χρησιμοποιήσει δύο από τα άλλα όργανα του Webb, την Near-InfraRed Camera (NIRCam) και τον Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec) για να μελετήσει το σύστημα PDS 70 σε μια προσπάθεια να κατανοήσει ακόμη περισσότερο το σύστημα.