Дослідники виявили водяну пару в диску навколо молодої зорі саме там, де, можливо, формуються планети. Вода є важливим інгредієнтом життя на Землі, а також вона, як вважають астрономи, відіграє значну роль у формуванні планет. Проте досі науковці не могли скласти мапу того, як вода розподіляється в стабільному, прохолодному диску — типі диска, який має найсприятливіші умови для формування планет навколо зорі. Нові відкриття вдалося зробити завдяки Великій міліметровій/субміліметровій антені Atacama (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), яку Європейська південна обсерваторія (European Southern Observatory, ESO) використовує на умовах партнерства.
«Я ніколи не міг уявити, що ми можемо отримати зображення океану водяної пари в тій частині диска, де ймовірно формується планета», — сказав Стефано Факкіні (Stefano Facchini), астроном з Міланського університету в Італії, який керував дослідженням. Його результати оприлюднив журнал Nature. Astronomy. Спостереження виявили принаймні втричі більше води, ніж у всіх океанах Землі, у внутрішньому диску молодої сонцеподібної зорі HL Тельця (HL Tauri), розташованої на відстані 450 світлових років від Землі в сузір’ї Тельця.
HL Тельця — це молода зоря, оточена дивовижним пиловим диском. Вона міститься в межах знаменитого сузір’я Тельця неподалік від зоряних скупчень Плеяди і Гіади. Ця зірка занадто слабка, щоб її можна було побачити в невеликі телескопи. Авторські права на зображення: ESO, IAU та Sky & Telescope. Фото з сайту www.eso.org.
«Це справді дивовижно, що ми можемо не тільки виявляти, але й робити докладні зображення та просторово виділяти водяну пару на відстані 450 світлових років від нас», — додав співавтор дослідження Леонардо Тесті (Leonardo Testi), астроном з Болонського університету в Італії. Спостереження з високою просторовою роздільною здатністю за допомогою ALMA дають змогу астрономам визначити розподіл води в різних ділянках диска. «Участь у такому важливому відкритті в знаковому диску HL Tauri була більшою за те, що я очікував від мого першого дослідницького досвіду в астрономії», — додає Матьє Вандер Донкт (Mathieu Vander Donckt) з Льєжського університету в Бельгія, який був студентом магістратури, коли брав участь в дослідженні.
На цьому зображенні показано регіон, у якому міститься HL Tauri. HL Тельця є частиною однієї з найближчих до Землі ділянок зореутворення, а тому в її околицях є багато молодих зір, а також хмари пилу. Цю світлину створено із зображень, які є частиною програми «Цифровий огляд неба-2» (Digitized Sky Survey 2). Авторські права на зображення: ESO/Digitized Sky Survey 2. Фото з сайту www.eso.org.
Значну кількість води було знайдено в регіоні, де існує відома щілина в диску HL Tauri. Кільцеподібні щілини утворюють в насичених газом і пилом дисках молоді планетоподібні тіла, що обертаються, коли вони збирають речовину і нарощують масу (ростуть). «Наші останні зображення показують значну кількість водяної пари на різних відстанях від зорі, зокрема й в щілині, де зараз потенційно може формуватися планета», — зазначив Факкіні. Це свідчить про те, що водяна пара може вплинути на хімічний склад планет, які утворюються в цих ділянках.
Це найчіткіше зображення, яке коли-небудь було зроблено ALMA — чіткіше, ніж зазвичай досягається у видимому світлі за допомогою Космічного телескопа імені Габбла. На ньому видно протопланетний диск, що оточує молоду зорю HL Тельця. Ці нові спостереження ALMA виявляють субструктури всередині диска, які ніколи раніше не бачили, і навіть показують можливі положення планет, що утворюються в темних плямах всередині системи. Авторські права на зображення: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Фото з сайту www.eso.org.
Спостереження води за допомогою наземного телескопа є непростим завданням, бо велика кількість водяної пари в атмосфері Землі погіршує якість астрономічних сигналів. ALMA, якою керує ESO разом зі своїми міжнародними партнерами, — це масив радіотелескопів у чилійській пустелі Атакама на висоті приблизно 5000 метрів. Їх побудували у високому та сухому довкіллі спеціально для мінімізації впливу атмосфери, щоб забезпечити виняткові умови для спостережень. «Дотепер ALMA — це єдиний інструмент, здатний просторово розділяти воду в прохолодному протопланетному диску», — сказав співавтор дослідження Воутер Влеммінґс (Wouter Vlemmings), професор Технічного університету Чалмерса у Швеції [1].
«Це справді захопливо спостерігати на зображенні, як молекули води вивільняються з крижаних частинок пилу», — сказала Елізабет Гамфріс (Elizabeth Humphreys), астроном з ESO, яка також брала участь у дослідженні. Зерна пилу, що утворюють диск, є зачатками формування планет, стикаючись і збираючись у все більші тіла, що обертаються навколо зорі. Астрономи вважають, що там, де достатньо холодно, щоб вода замерзала на частинки пилу, вони злипаються ефективніше — ідеальне місце для формування планети. «Наші результати показують, як присутність води може вплинути на розвиток планетної системи, як це було близько 4,5 мільярдів років тому в Сонячній системі», — додав Факкіні.
Завдяки модернізації ALMA та Надзвичайно великого телескопа (Extremely Large Telescope, ELT) ESO, які будуть працювати протягом наступного десятиліття, формування планет і роль води в цьому процесі стануть зрозумілішими, ніж будь-коли. Зокрема, METIS, приймач ELT для середнього інфрачервоного діапазону і спектрограф, надасть астрономам неперевершені зображення внутрішніх ділянок протопланетних дисків, де формуються такі планети, як Земля.
Примітки
[1] Для нових спостережень використовували приймачі Band 5 і Band 7 на ALMA. Ці приймачі розробили в Chalmers/NOVA (Нідерландська дослідницька школа астрономії) і IRAM (Institut de radioastronomie millimétrique), відповідно, за участю ESO. Band 5 розширив ALMA до нового частотного діапазону спеціально для виявлення та отримання зображень води в місцевому Всесвіті. В цьому дослідженні наукова група спостерігала три спектральні лінії води в двох діапазонах частот приймача, щоб відобразити газ у диску при різних температурах.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
