Джеймс Уэбб впервые обнаружил замерзшую воду в молодой звездной системе

Ранее его уже находили в кольцах Сатурна и ледяных телах пояса Койпера нашей Солнечной системы, но никогда в таком месте, как это. Международная группа исследователей, в которую входит астрофизик Ноэми Пинилья из Университета Овьедо и Института космических наук и технологий Астурии (ICTEA), впервые обнаружила кристаллический водяной лед в диске пылевых обломков вокруг молодой звезды, похожей на Солнце. Будущая звездная система, расположенная на расстоянии 155 световых лет от нас, наблюдалась с помощью космического телескопа НАСА «Джеймс Уэбб». «Это открытие подкрепляет идею о том, что жизнь может существовать не только на нашей планете или в нашем районе, но и в любом месте во Вселенной, где есть схожие условия», — заявил Пинилья этой газете.

Астрономы ждали этих «неопровержимых» данных десятилетиями. В 2008 году наблюдения космического телескопа «Спитцер» НАСА уже намекали на возможность наличия замерзшей воды в этой системе, но только сейчас космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил ее «однозначно», как утверждает Чэнь Се, ученый из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд (США), и ведущий автор статьи, опубликованной в эту среду в журнале «Nature». Вся обнаруженная замерзшая вода сочетается с мелкими частицами пыли по всему диску, словно «грязные снежки».

Звезда, занесенная в каталог как HD 181327, значительно моложе нашего Солнца. По оценкам, его возраст составляет 23 миллиона лет, тогда как возраст нашей звезды составляет 4,6 миллиарда лет. Он также немного массивнее и горячее, что привело к образованию вокруг него немного более крупной системы.

Наблюдения Уэбба подтверждают наличие значительного зазора между звездой и ее пылевым диском — обширной области, свободной от пыли. Этот диск похож на наш пояс Койпера, где иногда сталкиваются карликовые планеты, кометы и другие глыбы льда и камня. Миллиарды лет назад наш пояс Койпера, вероятно, был похож на диск из обломков этой звезды. «Это как увидеть нашу Солнечную систему миллиарды лет назад, в ее космическом младенчестве», — говорит Пинилья.

«HD 181327 — очень активная система», — сказал Чэнь. «В его обломочном диске происходят регулярные, постоянные столкновения. Когда эти ледяные тела сталкиваются, они высвобождают крошечные частицы пылевого водяного льда, которые имеют идеальный размер для обнаружения Уэббом».

Водяной лед неравномерно распределен по всей системе. Большая часть, 20%, находится там, где холоднее всего и дальше всего от звезды. Однако чем внимательнее исследователи всматривались, тем меньше водяного льда они находили. Ближе к центру диска обломков Уэбб обнаружил около 8% водяного льда. Здесь замороженные частицы воды, вероятно, будут образовываться немного быстрее, чем разрушаться. В ближайшей к звезде области осколочного диска их почти не обнаружено. Ультрафиолетовое излучение звезды, вероятно, испаряет близлежащие пятнышки, или же его захватывают внутрь скалы, известные как планетезимали.

Водяной лед является важнейшим компонентом дисков, окружающих молодые звезды. Он оказывает большое влияние на формирование планет-гигантов, а также может переноситься небольшими телами, такими как кометы и астероиды, на полностью сформированные каменистые планеты. А с появлением воды растет надежда на существование жизни в других уголках Вселенной.

«Из того, что нам известно, если есть жидкая вода и молекулы углерода, развитие жизни более вероятно», — говорит Пинилья. «В нашей Солнечной системе мы ищем признаки жизни на ледяных спутниках, таких как Европа (спутник Юпитера), где под структурным слоем льда находятся океаны жидкой воды. Теперь, когда мы подтвердили наличие водяного льда и, вероятно, молекулярного льда, содержащего углерод, мы знаем, что ледяные планетезимали, похожие на океанические миры в нашей Солнечной системе, могут существовать, и столкновения, которые создают эту ледяную пыль, могут перенести семена жизни на более теплые, каменистые планеты», — говорит он.

Как он объясняет: «Если гигантские планеты уже сформировались в осколочном диске, ледяные планеты или их луны все еще могут сформироваться. Это открытие говорит нам о том, что формирование планет, которое мы теоретизируем в нашей Солнечной системе, может быть универсальным процессом, общим для экзопланет».

Теперь, когда Уэбб обнаружил водяной лед, это открыло всем исследователям возможность изучить, как эти процессы по-новому протекают во многих других планетных системах. Ноэми Пинилья прибыла в ICTEA в октябре с грантом ATRAE для привлечения испанских исследователей за рубеж. Он надеется пополнить свою группу студентами.

Хотя изначально он не входил в состав этой исследовательской группы, его опыт изучения Солнечной системы, особенно ледяных объектов, оказался актуальным и необходимым для интерпретации полученных данных. Когда главный исследователь изучил полученные спектры, он выявил особенности, указывающие на наличие диска ледяных планетезималей, очень похожего на тот, который в ранние времена дал начало транснептуновому поясу и таким представительным объектам, как Плутон. Именно тогда она обратилась к астурийскому исследователю с просьбой о сотрудничестве в области спектральной интерпретации, учитывая ее опыт работы с малыми телами в Солнечной системе.

По словам астрофизика, космический телескоп Джеймса Уэбба стал для науки «машиной желаний», превратив многие гипотезы, десятилетиями направлявшие исследование космоса, в реальные данные и открытия. «Уэбб преодолевает разрывы между ключевыми масштабами и стадиями формирования планет — от межзвездной среды и молекулярных облаков до протопланетных дисков, экзопланет и, в конечном счете, нашей собственной Солнечной системы», — подчеркнул он.