Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил водяной лед в системе HD 181327

Астрономы на протяжении десятилетий предполагали, что замороженная вода должна присутствовать в протопланетных и осколочных дисках вокруг других звезд. Эти предположения основывались на обнаружении водяного пара в космическом пространстве, а также на изучении ледяных тел в Солнечной системе, таких как кольца Сатурна и объекты пояса Койпера. Однако до недавнего времени не было прямых и неопровержимых доказательств существования кристаллического водяного льда в подобных системах.

Теперь прорыв в этой области совершен с помощью данных, полученных с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). Ученые подтвердили наличие водяного льда в пылевом диске вокруг звезды HD 181327, расположенной в 155 световых годах от Земли. Эта звезда, возраст которой оценивается в 23 миллиона лет, значительно моложе Солнца (4,6 млрд лет) и немного массивнее его. Её осколочный диск напоминает пояс Койпера в нашей Солнечной системе, где находятся ледяные и каменистые тела, включая карликовые планеты и кометы.

Ключевым открытием стало то, что водяной лед в системе HD 181327 существует в кристаллической форме, аналогичной той, что наблюдается в кольцах Сатурна и ледяных объектах пояса Койпера. Лед связан с мелкими частицами пыли, образуя своеобразные «грязные снежки». Примечательно, что распределение льда в системе неравномерно:

• Внешние области диска содержат более 20% водяного льда, поскольку там достаточно холодно для его сохранения.
• Средняя часть диска содержит около 8% льда, где процессы его образования и разрушения находятся в динамическом равновесии.
• Внутренние области, близкие к звезде, практически лишены льда — вероятно, из-за испарения под воздействием ультрафиолетового излучения или его захвата в недрах планетезималей.

Это открытие стало возможным благодаря спектрографу ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) телескопа Джеймс Уэбб, который обладает высокой чувствительностью к микроскопическим пылевым частицам. Интересно, что первые намёки на наличие льда в этой системе были получены ещё в 2008 году с помощью телескопа «Спитцер», но только JWST смог предоставить однозначные доказательства.

Значение открытия для астрономии

Наличие водяного льда в осколочных дисках имеет фундаментальное значение для понимания процессов формирования планетных систем. Лед влияет на образование газовых гигантов и может доставляться на каменистые планеты через кометы и астероиды, потенциально обеспечивая их водой. Это открытие также позволяет провести параллели между системой HD 181327 и ранней Солнечной системой, когда пояс Койпера был более активным и насыщенным ледяными телами.

Ученые планируют продолжить исследования водяного льда в других звездных системах, чтобы лучше понять его роль в планетообразовании и возможном возникновении условий, подходящих для жизни. Как отметил ведущий автор исследования Чэнь Се, присутствие льда способствует не только формированию планет, но и потенциальному обогащению будущих землеподобных миров водой в течение миллионов лет.

Таким образом, обнаружение кристаллического водяного льда в системе HD 181327 знаменует важный шаг в изучении эволюции планетных систем и открывает новые возможности для исследований с помощью JWST.