Учёные проанализировали данные, полученные космическим телескопом «Джеймс Уэбб» в ходе наблюдения за протопланетными дисками, и сделали прорывное открытие. Наблюдение за водяным паром в протопланетных дисках помогло подтвердить предполагаемый ранее физический процесс, включающий дрейф ледяной гальки из внешних районов дисков непосредственно в зону формирования планеты.Компьютерная симуляция протопланетных дисков
Согласно существующей теории, на окраине протопланетного диска образуется мелкая ледяная галька, играющая ключевую роль в формировании планет. Эта галька постепенно дрейфует с краёв протопланетных дисков непосредственно к месту формирования планеты, доставляя туда воду и твёрдые частицы.
Исследователи использовали MIRI (прибор среднего ИК‑диапазона) «Уэбба» для изучения четырёх протопланетных дисков (двух компактных и двух расширенных), расположенных вокруг солнцеподобных звёзд. Возраст всех этих звёзд оценивается в диапазоне от 2 до 3 млн лет — очень молодые по космическим меркам. Предполагалось, что на компактных дисках ледяная галька будет уходить в глубь на расстояние, эквивалентное орбите Нептуна, а на расширенных дисках оседать в виже многочисленных колец. Кроме того, согласно теории, компактные диски должны были содержать больше воды во внутренней части. По итогу результаты наблюдений подтвердили ожидания.
Если в компактных протопланетных дисках ледяная галька безостановочно дрейфует к месту формирования будущей планеты, в расширенных дисках она оседает на разных уровнях в зависимости от давления, попадая в своеобразные ловушки. Эти ловушки необязательно останавливают дрейф гальки, но препятствуют ему, задерживая воду на разных уровнях. Кроме того, крупные планеты могут создавать свои ловушки, где, как правило, скапливается галька. В качестве примера можно назвать Юпитер в нашей Солнечной системе, который препятствовал доставке твёрдых частиц и воды на внутренние и маленькие скалистые планеты.
На графике ниже можно увидеть разницу в содержании холодной воды в компактных и расширенных дисках. Примечательно, что для наблюдений брались звёзды с примерно одинаковыми температурами, но по итогу вода в компактных дисках оказалась холоднее. Предположительно, это связано с тем, что в компактных протопланетных дисках практически ничего не мешает дрейфу ледяной гальки внутрь диска, и по итогу там скапливается большое количество ледяного пара и твёрдых обледеневших частиц. В расширенных дисках галька и вода оседает в разных «ловушках» по мере продвижения к внутренним областям дисков, а температура воды на разных уровнях зависит от состава колец диска.
Результаты наблюдений опубликованы в открытом доступе в статье «JWST Reveals Excess Cool Water near the Snow Line in Compact Disks, Consistent with Pebble Drift» журнала The Astrophysical Journal Letters.
Источник новости: habr.com
