Odhalil tajomstvo vzniku vody na Zemi: Webbov teleskop zachytil kryštalický ľad okolo mladej hviezdy

Vedci práve urobili prevratný objav, ktorý konečne potvrdzuje dlhoročné teórie o pôvode vody na Zemi. Vesmírny teleskop James Webb (JWST) zachytil vodný ľad v prachoplynnom disku okolo mladej hviezdy podobnej nášmu Slnku.

Tento objav potvrdzuje desaťročia staré predpoklady a otvára nové okno do procesu formovania planetárnych sústav a transportu vody na terestrické planéty ako Zem. Informuje o tom web Science Alert a štúdia uverejnená na portáli Nature. 

Mladá hviezdna sústava HD 181327 – pohľad do minulosti vesmíru

Hviezda HD 181327 leží 155 svetelných rokov od Zeme. Tento hviezdny objekt pripomína naše Slnko, avšak vykazuje zásadný rozdiel – dosiahol vek len 23 miliónov rokov. V porovnaní s našou 4,6 miliardy rokov starou slnečnou sústavou patrí medzi kozmické „batoľatá“.

Práve táto mladosť robí hviezdu neoceniteľným objektom štúdia. Obklopuje ju protoplanetárny disk, ktorý sa zatiaľ nepremenil na hotové planéty. Astronómovia tak získali jedinečnú možnosť nahliadnuť do raných fáz vývoja planetárneho systému, podobného tomu nášmu pred miliardami rokov.

Výskumný tím z Univerzity Johnsa Hopkinsa využil infračervený spektrograf JWST na preskúmanie tejto mladej sústavy. Chen Xie, asistent výskumu a hlavný autor štúdie, vysvetľuje výsledky: „Webb jednoznačne detegoval nielen vodný ľad, ale kryštalický vodný ľad, ktorý nachádzame aj v Saturnových prstencoch a ľadových telesách Kuiperovho pásu našej slnečnej sústavy. Prítomnosť vodného ľadu uľahčuje formovanie planét. Ľadové materiály môžu časom ,doputovať‘ na terestrické planéty, ktoré vzniknú počas niekoľkých stoviek miliónov rokov v podobných systémoch.“

JWST potvrdzuje dávne astronomické teórie

Astronómovia desaťročia predpokladali hojný výskyt vody vo vonkajších častiach slnečnej sústavy už v jej skorej histórii. Podľa prevládajúcich teórií kométy a asteroidy priniesli vlhkosť na Zem a iné vnútorné planéty počas obdobia Neskorého ťažkého bombardovania pred približne 4 miliardami rokov.

Výskyt množstva ľadu v oblastiach ako Kuiperov pás – prstenec „ľadosteroidov“ vo vonkajšej slnečnej sústave – podporuje túto hypotézu. Vedcom však chýbala možnosť otestovať tento predpoklad priamym pozorovaním mimoslnečných systémov v raných štádiách formovania.

Christine Chen, vedecká pracovníčka v Space Telescope Science Institute (STScI) a spoluautorka štúdie, zdôrazňuje prelomovú povahu objavu: „Pred 25 rokmi počas môjho doktorandského štúdia mi školiteľ vysvetľoval existenciu ľadu v troskových diskoch, ale pred Webbom chýbali dostatočne citlivé prístroje na takéto pozorovania. Najfascinujúcejšie vidíme podobnosť týchto údajov s nedávnymi pozorovaniami objektov Kuiperovho pásu v našej vlastnej slnečnej sústave.“

Vesmírny teleskop JWST konečne poskytol pevné dôkazy o správnosti tejto teórie. Výskumníci identifikovali chemické stopy vody vo vonkajších častiach troskového disku hviezdy HD 181327. Najväčšiu koncentráciu vodného ľadu zaznamenali vo vonkajšom prstenci trosiek, kde tvorí vyše 20 percent celkovej hmotnosti. Podobne ako v našom Kuiperovom páse, voda existuje vo forme „špinavých snehových gúľ“ – ľadu premiešaného s jemnými prachovými časticami.

Distribúcia ľadu odhaľuje tajomstvá planetárnej evolúcie

Výskumníci zistili zaujímavý vzorec rozloženia ľadu v systéme. Množstvo detegovanej vody klesá so znižujúcou sa vzdialenosťou od centrálnej hviezdy. V polovici vzdialenosti od okraja disku tvorí ľad len 8 percent materiálu, zatiaľ čo smerom k stredu systému takmer úplne mizne.

Tento fenomén vedci pripisujú intenzívnemu ultrafialovému žiareniu hviezdy spôsobujúcemu odparovanie ľadu. Alternatívne vysvetlenie predpokladá uzavretie značného množstva vody v horninách a planetesimáloch – zárodočných telesách predchádzajúcich vzniku planét.

Vodný ľad zohráva kľúčovú úlohu pri formovaní planét okolo mladých hviezd. Nové výsledky preto otvárajú zásadné príležitosti pre astronómov skúmajúcich procesy planetárneho vývoja. Potvrdzujú tiež predbežné náznaky, ktoré zachytil vesmírny teleskop Spitzer pri pozorovaní tohto systému v roku 2008.

Ďalším fascinujúcim objavom z pozorovaní JWST zostáva rozsiahla bezprachová medzera medzi hviezdou a jej troskovým diskom. Vo väčšej vzdialenosti od hviezdy vykazuje troskový disk nápadnú podobnosť s Kuiperovým pásom – oblasťou naplnenou nespočetnými špinavými snehovými guľami a trpasličími planétami. Vedci zaznamenali pokračujúce zrážky v systéme HD 181327, podobné tým v našom Kuiperovom páse.

„Táto hviezda predstavuje mimoriadne aktívny systém,“ objasňuje Chen. „V jeho troskovom disku zaznamenávame pravidelné, nepretržité kolízie. Pri zrážkach ľadových telies dochádza k uvoľňovaniu drobných častíc prachového vodného ľadu, ktorých veľkosť ideálne zodpovedá detekčným schopnostiam Webba.“

Nová éra výskumu planetárnych systémov

S týmito prelomovými pozorovaniami astronómovia pokračujú v pátraní po vodnom ľade a troskových diskoch pomocou JWST a ďalších teleskopov novej generácie, z ktorých niektoré začnú pracovať v blízkej budúcnosti. Štúdium aktívne sa formujúcich planetárnych systémov vylepší modely vzniku planét a vrhne nové svetlo na pôvod našej slnečnej sústavy.

Tento objav prináša revolučné poznatky o vzniku planét a distribúcii vody vo vesmíre. Výskumníci kvantifikovali podiel vodného ľadu v systéme HD 181327 v rozmedzí od 0,1 % vo vzdialenosti 85 astronomických jednotiek (AU) až po 21 % vo vzdialenosti 113 AU. Tieto dáta dokazujú existenciu rezervoáru vodného ľadu za tzv. snežnou líniou – hranicou, za ktorou teplota klesá dostatočne nízko na zamrznutie vody.

Ľadové telesá uvoľňujúce vodný ľad v HD 181327 reprezentujú pravdepodobne mimoslnečný ekvivalent objektov bohatých na vodný ľad v našom Kuiperovom páse. Táto pozoruhodná podobnosť s našou slnečnou sústavou poskytuje jedinečný pohľad na možný scenár jej vývoja.

Objav kryštalického vodného ľadu v troskovom disku hviezdy HD 181327 pomocou vesmírneho teleskopu Jamesa Webba znamená zásadný prelom v astronómii. Nielen potvrdzuje dlhodobé teórie o distribúcii vody v raných fázach formovania planetárnych systémov, ale prináša aj kľúčové údaje o procesoch transportu vody na Zem.

Vodný ľad zásadne ovplyvňuje formovanie planét, preto tieto nové poznatky prehlbujú naše chápanie vzniku planetárnych systémov a mechanizmov, ktorými sa voda dostala na terestrické planéty ako Zem.

Vesmírny teleskop James Webb a ďalšie nastupujúce pozorovacie systémy budú naďalej odhaľovať tajomstvá vesmíru a pomáhať lepšie pochopiť miesto ľudstva v ňom. Tento prelomový objav znamená len začiatok vzrušujúcej výskumnej cesty za objavovaním procesov vzniku planetárnych systémov a evolúcie našej Slnečnej sústavy.

Čítaj viac z kategórie: Zaujímavosti