Астрономы обнаружили необычный углекислотный диск вокруг молодой звезды: вызов моделям формирования планет

Команда исследователей под руководством Йенни Фредиани из Стокгольмского университета зафиксировала необычный планетообразующий диск с неожиданным химическим составом. В областях, где могут зародиться планеты земного типа, телескоп James Webb (JWST) обнаружил аномально высокое содержание углекислого газа (CO₂). Это открытие ставит под сомнение устоявшиеся представления о химии «колыбелей планет». Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Вода исчезла, углекислота доминирует

«В отличие от большинства известных дисков, где во внутренних зонах преобладает водяной пар, этот диск оказался неожиданно богат углекислым газом», — рассказывает Фредиани, аспирант кафедры астрономии Стокгольмского университета. По её словам, воды в системе настолько мало, что её следы едва удаётся зарегистрировать — поразительный контраст с тем, что обычно наблюдают астрономы. Обычно молодая звезда остаётся окружённой газопылевым облаком, из которого формируется протопланетный диск.

Согласно классическим моделям, ледяные частицы и «галька», богатая водой, мигрируют из холодных внешних зон к более тёплым внутренним областям. Там лёд испаряется, насыщая диск водяным паром. Именно поэтому в спектрах внутренних областей обычно фиксируется мощный водяной сигнал. Но в данном случае всё наоборот: спектр, полученный с помощью инструмента JWST/MIRI, показал резкие линии углекислого газа, а воды практически нет.

Вызов существующим теориям

«Такое соотношение углекислоты и воды трудно объяснить стандартными сценариями эволюции дисков», — отмечает Фредиани. Её коллега Арьян Бик добавляет, что столь высокое содержание CO₂ в зоне формирования планет может быть связано с воздействием интенсивного ультрафиолетового излучения — либо от самой звезды-хозяина, либо от массивных соседних светил в той же звёздной области. Это открывает новые вопросы о том, как экстремальные условия меняют химический облик планетообразующих систем.

Подсказки от изотопов и метеоритов

Интересно, что астрономы также зафиксировали редкие изотопные разновидности CO₂ — обогащённые углеродом-13 и изотопами кислорода ¹⁷O и ¹⁸O. Эти данные могут помочь разгадать загадку необычных изотопных отпечатков, обнаруженных в метеоритах и кометах, сохранивших память о ранней истории Солнечной системы. Таким образом, новое наблюдение связывает процессы в далёких дисках с химией объектов, которые до сих пор находят на Земле.

Где находится этот объект

CO₂-богатый диск был найден в массивной звездообразующей области NGC 6357, удалённой на 1,7 килопарсека (около 53 трлн км) от нас. Открытие сделано в рамках международного проекта XUE (eXtreme Ultraviolet Environments), который исследует влияние жёсткого излучения на эволюцию протопланетных дисков.

«Это захватывающее открытие, — отмечает Мария-Клаудия Рамирес-Таннус из Института астрономии Макса Планка (Германия), руководитель проекта XUE. — Оно показывает, как экстремальное излучение в звездообразующих регионах меняет фундаментальные строительные блоки планет. Поскольку большинство звёзд и планет рождается именно в таких условиях, понимание этих процессов критически важно для оценки разнообразия атмосфер и потенциальной обитаемости экзопланет».

Новые возможности телескопа James Webb

Инструмент MIRI на борту JWST, созданный при участии астрономов из Стокгольма и Чалмерса, позволил увидеть пылевые и газовые структуры в инфракрасном диапазоне с беспрецедентной точностью. Камера и спектрограф охватывают диапазон от 5 до 28 микрон, а встроенные коронографы дают возможность изучать даже тусклые экзопланеты на фоне ярких звёзд. Благодаря этим возможностям учёные теперь могут сравнивать экстремальные области звездообразования с более спокойными и изолированными регионами. Это открывает путь к пониманию разнообразия условий формирования планетных систем, включая те, которые могут оказаться обитаемыми.

Итог:

Обнаружение необычно богатого углекислотой протопланетного диска ставит перед наукой новые вопросы о механизмах формирования планет. Оно показывает, что экстремальные условия звёздных «яслей» могут радикально изменять химию будущих миров, а значит, и их судьбу.

• Огромный «череп» в пустыне: астронавты заметили зловещее лицо в вулканическом кратере Сахары
• Не пропустите: пик метеорного потока Ориониды начнётся с ночи – наблюдение под безлунным небом
• Тёмная материя может оказаться не такой уж «тёмной»: учёные нашли её возможные цветовые следы
• Миссия НАСА по поиску экзопланет не разбилась в Техасе — вопреки слухам
• Октябрьское небо: суперлуние и звездопады Драконид и Орионид
• Телескоп Джеймса Уэбба заглянул в сердце звездообразования в нашей Галактике
• NASA представило 10 новых астронавтов для миссий на Луну — и, возможно, на Марс
• Космический каннибал готовится к взрыву: сверхновая будет видна даже днем