Молекула воды — одна из самых важных молекул во всей Вселенной. Являясь чрезвычайно эффективным растворителем, вода сыграла ключевую роль в возникновении жизни в том виде, в котором мы ее знаем на нашей планете.
Химическая характеристика экзопланетных атмосфер фокусируется на обнаружении именно этого вида молекул. И не только это, ведь вода также играет фундаментальную роль в физике формирования планетарных систем, благодаря ее чрезвычайно высокому содержанию как в газообразном, так и в ледяном состоянии.
Недавно с помощью радиоинтерферометра ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) группа специалистов ESO обнаружила и охарактеризовала водяной пар в диске вещества, окружающего молодую звезду HL Tauri, именно там, где могут формироваться планеты. Это первый случай картирования распределения воды в стабильном, холодном диске — типе диска, который предлагает наиболее благоприятные условия для формирования планет вокруг звезд.
Наблюдение за водяным паром на расстоянии 450 световых лет
HL Tauri — молодая, похожая на Солнце звезда, расположенная в 450 световых годах от Земли в созвездии Тельца. Наблюдения, проведенные с помощью ALMA, позволили исследователям получить детальные изображения и пространственно разрешить водяной пар в диске HL Tauri, несмотря на ее удаленность.
Наблюдение за водой с помощью телескопа с земли представляет собой нелегкую задачу, поскольку большое количество водяного пара в атмосфере Земли ухудшает астрономические сигналы. В настоящее время ALMA — единственный объект, способный выполнить такую задачу.
Самое четкое изображение, когда-либо полученное ALMA, даже более четкое, чем обычно удается получить в видимом свете с помощью космического телескопа Хаббл. На нем изображен протопланетный диск, окружающий молодую звезду HL Tauri.
В новых наблюдениях использовались приемники Band 5 и Band 7, установленные на ALMA. Они были разработаны в Европе, в Чалмерсе/NOVA (Нидерландской исследовательской школе астрономии) и IRAM (Институте радиоастрономии миллиметрового диапазона), соответственно, при участии ESO. Приемник Band 5 расширил диапазон частот ALMA, чтобы найти воду в локальной Вселенной и составить ее карту.
В этом исследовании ученые наблюдали три спектральные линии воды, расположенные в двух частотных диапазонах приемника, чтобы составить ее карту при различных температурах. Таким образом, удалось определить, как вода распределена в различных регионах протопланетного диска.
Воды в этом диске в избытке
Наблюдения ALMA показали, что в самой внутренней области диска HL Tauri содержится по крайней мере в три раза больше воды, чем во всех земных океанах. В частности, значительное количество воды было обнаружено в области, где уже наблюдался разрыв. То есть в области, более бедной материалом, в которой, скорее всего, находится формирующаяся планета.
Это открытие позволяет предположить, что водяной пар может влиять на химический состав планет, формирующихся в этих регионах. «Наши результаты показывают, как присутствие воды может повлиять на развитие планетарной системы. Так же, как это произошло около 4,5 миллиарда лет назад в Солнечной системе«, — объясняет Стефано Факини из Миланского государственного университета, возглавлявший исследование.
Несомненно, модернизация ALMA, а в ближайшие годы — ввод в эксплуатацию ELT (Extremely Large Telescope) ESO помогут нам лучше понять процессы формирования планет и роль воды в этом контексте.
С исследованием, опубликованным в журнале Nature Astronomy, можно ознакомиться здесь.
