Datele telescopului Webb de la NASA susțin idei despre formarea planetară

De unde provin planetele? Întregul proces se poate complica. Embrionii planetari întâmpină uneori obstacole în dezvoltare care îi lasă ca asteroizi sau nuclee planetare goale. Dar cel puțin o întrebare despre formarea planetară a primit răspuns în sfârșit: cum obțineți apă.

Timp de zeci de ani, teoriile formării planetare au continuat să sugereze că planetele primesc apă din fragmente de rocă acoperite cu gheață care se formează în regiunile exterioare înghețate ale discurilor protoplanetare, unde lumina și căldura de la steaua sistemului în curs de dezvoltare nu are intensitatea necesară pentru a topi gheața. . Când frecarea de la gaz și praful din disc mută aceste pietricele spre interior, spre stea, ele aduc apă și altă gheață pe planete după ce trec linia zăpezii, unde lucrurile se încălzesc suficient de mult încât gheața este aruncată și eliberează cantități uriașe de apă. vapori. Toate acestea au fost presupuse până acum.

Telescopul James Webb de la NASA a observat acum dovezi inovatoare ale acestor idei, în timp ce a fotografiat patru discuri protoplanetare tinere. Telescopul a folosit spectrometrul de rezoluție medie (MRS) al Instrumentului web pentru infraroșu mediu (MIRI) pentru a colecta aceste date, deoarece este deosebit de sensibil. la vaporii de apă. Webb a descoperit că în două dintre aceste discuri au apărut cantități uriașe de vapori de apă rece dincolo de linia zăpezii, confirmând că gheața care se ridică din pietricelele înghețate ar putea într-adevăr să livreze apă către planete precum a noastră.

Pe margine

Webb și-a pus ochiul proverbial pe patru discuri protoplanetare care au doar aproximativ 2 sau 3 milioane de ani și se formează în jurul stelelor asemănătoare Soarelui. Dintre aceste discuri, două erau compacte, în timp ce celelalte erau mai mari, cu mai multe goluri încrucișând discul. Echipa de cercetare din spatele acestei cercetări a vrut să știe dacă apa a fost adusă în discul interior prin sublimarea gheții pe pietricele care se deplasaseră spre interior de la marginile discului. De asemenea, încercau să afle dacă acest lucru se întâmplă mai eficient pe discuri compacte sau mai mari.

Studiile anterioare folosind telescopul spațial Spitzer de la NASA și ALMA au găsit câteva date care sugerează că este posibilă derivarea pietrișului din părțile exterioare către părțile interioare ale discului, împreună cu evaporarea ulterioară a gheții. Din păcate, datele au fost neclare din cauza acurateței lor scăzute; Liniile spectrale care identificau prezența apei au fost estompate. Rezoluția mai mare a lui Webb a reușit să separe aceste linii astfel încât să fie mai clare și să arate spectrele apei calde și reci.

Cercetătorii lui Webb căutau apă rece, care ar putea indica gheață sublimată, confirmând ideile anterioare despre plutirea pietrișului înghețat. Apa caldă din disc nu poate merge mai departe ca dovadă, deoarece probabil înseamnă că deriva și sublimarea au avut loc deja și că vaporii de apă rezultați au fost acum încălziți de steaua sistemului planetar în curs de dezvoltare.

De la pietricele la planetă

În discurile mai mari, el a descoperit că pietricelele înghețate din sistemele mai mari aveau dificultăți să treacă prin goluri. Adesea sunt prinși de alte materiale care plutesc într-un gol și rămân blocați acolo, mai degrabă decât să continue să se deplaseze în interior. De asemenea, au tendința de a întâlni capcane de presiune sau zone de presiune crescută care le determină să se acumuleze, ceea ce nu îi împiedică tocmai să se depărteze, ci acționează ca o viteză cosmică. În timp ce niște vapori de apă rece au fost detectați în aceste discuri, nu a existat o cantitate semnificativă de vapori la linia de zăpadă pe care o căuta echipa.

Notele de pe CD au fost un avans enorm. Datele trimise de Webb au arătat că, deși au existat spectre care indică emisii de vapori de apă mai calde departe în interiorul discului, a existat și un exces de emisii de vapori de apă rece în exteriorul liniei de zăpadă. De aici, vaporii de apă se deplasează în părțile interioare ale discului.

„Derivarea și capcana pietricelelor oferă un proces natural esențial pentru conectivitatea la scară largă între regiunile discului interioară și exterioară, ceea ce poate explica excesul de apă rece dezvăluit de MIRI în CD-urile analizate în această lucrare”, au spus cercetătorii într-un studiu recent. . Publicat în Scrisori din jurnalul astrofizic.

Deci ce se întâmplă de acolo? În cele din urmă, pietricelele în derivă, lipsite de gheață, se vor ciocni între ele până când vor începe să se acumuleze pentru a forma ceea ce ar putea deveni în cele din urmă o planetă. Această planetă ipotetică ar putea fi alimentată mai târziu de vapori de apă și, peste miliarde de ani, ar putea deveni un alt Pământ. Poate că există deja analogi pentru planeta noastră. Poate că nu s-au format încă.

The Astrophysical Journal Letters, 2023. DOI: 10.3847/2041-8213/acf5ec