Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci objevili vodní páru v disku kolem mladé hvězdy přesně v místě, kde se mohou formovat planety. Voda je klíčovou složkou života na Zemi a předpokládá se, že hraje významnou roli i při vzniku planet. Dosud se nám však nikdy nepodařilo zmapovat, jak je voda rozložena ve stabilním chladném disku – tedy v takovém typu disku, který nabízí nejpříznivější podmínky pro vznik planet kolem hvězd. Nová zjištění byla možná díky soustavě ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), na níž se podílí Evropská jižní observatoř (ESO).
„Nedovedl jsem si ani představit, že bychom mohli zachytit snímek oceánů vodní páry ve stejné oblasti, kde se pravděpodobně formuje planeta,“ říká Stefano Facchini, astronom z Milánské univerzity v Itálii, který vedl studii publikovanou dnes v časopise Nature Astronomy. Pozorování odhalila nejméně třikrát více vody než ve všech pozemských oceánech dohromady ve vnitřním disku mladé hvězdy podobné Slunci s názvem HL Tauri, která se nachází 450 světelných let od Země v souhvězdí Býka.
„Je neskutečné, že můžeme vodní páru nejen detekovat, ale také pořídit její detailní snímky a prostorově ji rozlišit ve vzdálenosti 450 světelných let od nás ,“ dodává spoluautor Leonardo Testi, astronom z Boloňské univerzity v Itálii. Prostorově rozlišená pozorování pomocí dalekohledu ALMA umožňují astronomům určit rozložení vody v různých oblastech disku. „Podílet se na tak významném objevu v ikonickém disku HL Tauri bylo nad rámec toho, co jsem pro svou první zkušenost v astronomii očekával,“ dodává Mathieu Vander Donckt z Univerzity v belgickém Liège, který se na výzkumu podílel jako student magisterského studia.
Značné množství vody bylo nalezeno v oblasti, kde se nachází známá mezera v disku HL Tauri. Prstencové mezery jsou v prachoplynných discích brázděny obíhajícími vznikajícími planetami, které shromažďují materiál a rostou. „Naše nedávné snímky odhalily značné množství vodní páry v různých vzdálenostech od hvězdy, včetně mezery, kde by se v současné době mohla potenciálně formovat planeta,“ říká Facchini. To naznačuje, že by tato vodní pára mohla ovlivnit chemické složení planet vznikajících v těchto oblastech.
Pozorování vody pomocí pozemního teleskopu je velkým úspěchem, protože vodní pára v zemské atmosféře zhoršuje kvalitu astronomických signálů. ALMA, kterou provozuje ESO spolu se svými mezinárodními partnery, je soustava dalekohledů v chilské poušti Atacama v nadmořské výšce přibližně 5 000 metrů, která byla postavena ve vysokém a suchém prostředí speciálně proto, aby se tato degradace minimalizovala a poskytla výjimečné pozorovací podmínky. „K dnešnímu dni je ALMA jediným zařízením, které je schopno prostorově rozlišit vodu v chladném planetárním disku,“ říká spoluautor Wouter Vlemmings, profesor na Chalmersově technické univerzitě ve Švédsku [1].
„Je opravdu výjimečné na vlastní oči pozorovat, jak se molekuly vody uvolňují z ledových prachových částic,“ říká Elizabeth Humphreys, astronomka ESO, která se na studii také podílela. Prachová zrnka tvořící disk jsou zárodkem vzniku planet – srážejí a shlukují se do stále větších těles obíhajících kolem hvězdy. Astronomové se domnívají, že tam, kde je dostatečně chladno na to, aby voda na prachových částicích zmrzla, částečky lépe lepí, což je ideální místo pro vznik planet. „Naše výsledky ukazují, jak může přítomnost vody ovlivnit vývoj planetárního systému, stejně jako tomu bylo před 4,5 miliardami let v naší Sluneční soustavě,“ dodává Facchini.
Díky modernizaci teleskopu ALMA a dalekohledu ESO ELT (Extremely Large Telescope), který bude uveden do provozu v tomto desetiletí, bude vznik planet a role, kterou v něm hraje voda, jasnější než kdykoli předtím. Zejména přístroj METIS, Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph, poskytne astronomům bezkonkurenční pohled na vnitřní oblasti planetárních disků, kde vznikají planety jako Země.
Výzkum byl publikován v článku s názvem “Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk” v časopise Nature Astronomy (doi:10.1038/s41550-024-02207-w).
Poznámky
[1] Při nových pozorováních byly použity recievery 5. a 7. pásma dalekohledu ALMA. Pásma 5 a 7 byla vyvinuta v Evropě, v Chalmers/NOVA (Netherlands Research School for Astronomy), respektive IRAM (Institut de radioastronomie millimétrique) za účasti ESO. Pásmo 5 rozšířilo ALMU o nový frekvenční rozsah speciálně pro detekci a zobrazování vody v blízkém vesmíru. V této studii tým pozoroval tři spektrální čáry vody ve dvou frekvenčních pásmech, aby zmapoval plyn o různých teplotách v disku.
