Международная группа астрономов под руководством Нидерландов провела первую двумерную инвентаризацию льда в диске пыли и газа, формирующим планету на орбите молодой звезды. Они использовали космический телескоп Джеймса Вебба и опубликовали свои выводы в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Лед важен для формирования планет и комет. Благодаря льду твердые частицы пыли слипаются в более крупные куски, из которых формируются планеты и кометы. Более того, удары ледяных комет, вероятно, внесли значительный вклад в увеличение количества воды на нашей Земле, образуя ее моря.
Этот лед также содержит атомы углерода, водорода, кислорода и азота, которые важны для формирования молекулярных строительных блоков жизни. Однако лед в дисках, образующих планеты, никогда ранее подробно не картировался. Это потому, что наземным телескопам мешает наша водосодержащая атмосфера, а другие космические телескопы не были достаточно большими, чтобы обнаруживать и различать такие слабые цели. Космический телескоп Джеймса Вебба решает эти проблемы.
Исследователи изучили звездный свет молодой звезды HH 48 NE, когда он проходит через диск, формирующейся планеты, к космическому телескопу. Звезда и диск расположены примерно в 600 световых годах от Земли в южном созвездии Хамелеон. Диск выглядит как гамбургер с темной центральной полосой и двумя яркими булочками, потому что мы смотрим на него сбоку, с ребра.
На пути к телескопу звездный свет сталкивается со многими молекулами диска. Это создает спектры поглощения с пиками, специфичными для каждой молекулы. Обратной стороной является то, что в телескоп попадает мало света, особенно из самой плотной части диска в темной полосе. Но поскольку космический телескоп Джеймса Вебба более чувствителен, чем любой другой телескоп, низкий уровень освещенности не представляет проблемы.
Исследователи наблюдали отчетливые пики водяного льда (H2O), льда из углекислого газа (CO2) и льда из монооксида углерода (CO) в спектрах поглощения. Кроме того, они обнаружили следы льда из аммиака (NH3), цианата (OCN–), карбонилсульфида (OCS) и тяжелого диоксида углерода (13CO2).
Соотношение обычного углекислого газа и тяжелого углекислого газа позволило исследователям впервые подсчитать, сколько углекислого газа присутствует в диске. Одним из интересных результатов было то, что лед CO2, обнаруженный исследователями, может быть смешан с менее летучим CO2 и водяным льдом, что позволяет ему оставаться замороженным ближе к звезде, чем считалось ранее.
Больше информации: J.A. Sturm et al, A JWST inventory of protoplanetary disk ices: The edge-on protoplanetary disk HH 48 NE, seen with the Ice Age ERS program, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202347512. www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202347512