Webb odkrył lód wokół młodej gwiazdy. Nowy trop formowania planet

Lód wodny w kosmosie to nie rzadkość

Naukowcy od lat podejrzewali, że zamarznięta woda powinna występować wokół gwiazd takich jak Słońce. Jednak dotychczas obserwowali jedynie ślady pary wodnej. Dopiero teraz udało się dostrzec jej krystaliczną, zamrożoną formę, czyli lód wodny. Udało się to dzięki wykorzystaniu Teleskopu Jamesa Webba, który dostarczył jednoznacznych dowodów, rejestrując widma z układu planetarnego wokół gwiazdy HD 181327. Znajduje się ona około 155 lat świetlnych od nas i przypomina młodszą wersję naszego Słońca. Wokół tej gwiazdy krąży dysk kosmicznego gruzu, z którego formują się planety. To kolejny dowód na to, że lód wodny w kosmosie jest zjawiskiem powszechniejszym niż się wcześniej wydawało.

„Za pomocą teleskopu Webba wykryliśmy nie tylko lód wodny, ale krystaliczny lód wodny, który występuje również w miejscach takich jak pierścienie Saturna i w Pasie Kuipera” – tłumaczy Chen Xie, główny autor badania z Uniwersytetu Johna Hopkinsa w Baltimore w rozmowie z NASA.

Wspomniany przez naukowca krystaliczny lód wodny, to specyficzna odmiana, w której cząsteczki wody ułożone są w uporządkowany sposób, tworząc strukturę krystaliczną.

Polecamy: Na tropie życia w kosmosie. Nowe odkrycie astrofizyków

Młody układ HD 181327 odkrywa tajemnicę

Gwiazda HD 181327 jest zaledwie nastolatką w kosmicznej skali – ma około 23 milionów lat. Dla porównania, nasze Słońce liczy sobie aż 4,6 miliarda lat. Naukowców szczególnie zainteresował otaczający ją dysk szczątkowy, w którym oprócz pyłu i skał odkryto również lód wodny w kosmosie.

„HD 181327 to bardzo aktywny układ. W jego dysku odłamków regularnie dochodzi do zderzeń. Kiedy to następuje, uwalniane są maleńkie cząsteczki zabrudzonego pyłem lodu wodnego. Mają one idealne rozmiary do wykrycia przez Webba” – mówi Christine Chen, współautorka badań.

Dzięki spektrografowi NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), teleskop był w stanie wykryć nawet niezwykle małe cząsteczki pyłu. Co ciekawe, to jest to możliwe tylko w przestrzeni kosmicznej. W ziemskiej atmosferze tak dokładne obserwacje nie byłyby możliwe. Lód wodny w kosmosie daje więc naukowcom wyjątkowe narzędzie do zrozumienia procesów formowania planet.

Gdzie jest najwięcej lodu wodnego w kosmosie?

Okazuje się, że lód wodny nie występuje wszędzie w jednakowej ilości. Najwięcej go jest w zewnętrznych, zimniejszych częściach układu. 

„Zewnętrzny obszar dysku gruzu składa się w ponad 20 proc. z lodu wodnego” – wyjaśnia Xie.

Im bliżej gwiazdy, tym mniej lodu. W środkowej części dysku teleskop wykrył około 8 proc. zamrożonej wody. A w jego najcieplejszym rejonie, niemal nic. Dlaczego? Naukowcy podejrzewają, że promieniowanie ultrafioletowe z gwiazdy po prostu odparowuje cząsteczki lodu. Innym wyjaśnieniem jest to, że część lodu została „zamknięta” w większych bryłach skalnych – tzw. planetezymalach. Są to małe ciała niebieskie, które powstały we wczesnym etapie formowania się układów planetarnych z dysków protoplanetarnych. Ich wielkość jest mała, by Webb mógł wykryć ich zawartość. Wiele wskazuję więc na to, że nawet w trudnych warunkach lód wodny w kosmosie może przetrwać miliony lat.

Masz dość powierzchownych newsów? Zajrzyj do kwartalnika Holistic News – tu liczy się sens.

Materiał dla przyszłych planet?

Obecność lodu wodnego nie jest jedynie ciekawostką. To potencjalny budulec przyszłych planet. Woda w stanie stałym może sprzyjać łączeniu się pyłu i cząsteczek w większe struktury. A gdy powstaną planety skaliste, to lód może z czasem dostarczyć im życiodajnej wody. W naszym Układzie Słonecznym znajduje się Pas Kuipera. Jest to rozległy obszar Układu Słonecznego, który rozciąga się za orbitą Neptuna, mniej więcej od 30. do 50. jednostki astronomicznej od Słońca. To właśnie tam znajduje się ogromna liczba lodowych i skalistych obiektów. 

Uważa się, że Pas Kuipera to pozostałość po procesie formowania się planet – magazyn pierwotnej materii, która nigdy nie połączyła się w większe ciała. Choć zimny i cichy, ma ogromne znaczenie dla naukowców. Być może przypomina dysk otaczający gwiazdę HD 181327. To właśnie z takich obszarów pyłu, gazu i lodu wodnego w kosmosie mogły dać początek Ziemi 4,6 miliarda lat temu.

Polecamy: Za pomocą Teleskopu Webba astronomowie odkryli wodę w obcym układzie planetarnym