Kosmos

Nowe układy pełne wody

Shutterstock
W większości nowych układów planetarnych wody jest tyle, że wystarczyłoby jej na wypełnienie kilku tysięcy oceanów – pisze w „Astronomy&Astrophysics” międzynarodowy zespół naukowców, w którym pracowała dr Agata Karska z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK.

Jeszcze 10 lat temu nie było wiadomo, jak i gdzie tworzy się woda w przestrzeni międzygwiezdnej i w jaki sposób dociera ostatecznie do planety takiej jak Ziemia. Jednym z powodów braku takiej wiedzy było to, że para wodna w naszej własnej atmosferze wpływa na wyniki obserwacji prowadzonych z zastosowaniem naziemnych teleskopów. W 2009 r. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wysłała w przestrzeń kosmiczną teleskop obserwujący w dalekiej podczerwieni – Herschela, który działał do 2013 r., badając wodę w przestrzeni kosmicznej. Szczególnie ważnym jego elementem był instrument HIFI skonstruowany pod kierownictwem naukowców holenderskich, znany także jako „łowca cząsteczek”. W ostatnich latach opublikowano dziesiątki artykułów naukowych napisanych na podstawie zebranych przez teleskop Herschela danych o wodzie. Obecnie rezultaty tych badań są łączone i poszerzane o nowe spostrzeżenia.

Nowe studium opisuje drogę, jaką przebywa woda w procesie tworzenia się gwiazd z uwzględnieniem etapów pośrednich, które dotychczas przyciągały mniej uwagi. Większość wody tworzy się w postaci lodu na drobnych cząstkach pyłu w zimnych obłokach międzygwiezdnych. Gdy obłok zapada się, dając początek nowym gwiazdom lub planetom, woda ta jest w dużej mierze zatrzymywana poprzez osadzanie się na cząstkach pyłu o rozmiarach kamyków. W dysku rotującym wokół młodej gwiazdy owe kamyki tworzą następnie większe struktury, z których powstają nowe planety.

Ponadto, naukowcy obliczyli, że w większości nowych układów planetarnych wody jest tyle, że wystarczyłoby jej na wypełnienie kilku tysięcy oceanów.

– Fascynujące jest uzmysłowienie sobie, że cząsteczki zawarte w szklance pitnej wody w większości powstały ponad 4,5 miliarda lat temu w obłoku, z którego narodziło się nasze Słońce i planety – tłumaczy kierowniczka badań, prof. Ewine van Dishoeck z Universiteit Leiden.

Wiele z wcześniejszych danych pozyskanych za pomocą teleskopu Herschela dotyczyło pochodzenia gorącej pary wodnej, której wysoką obfitość obserwuje się w otoczeniu powstających gwiazd. Taka gorąca woda jest uwalniana w przestrzeń przez intensywne wypływy z młodych gwiazd. Pełni jednak bardzo ważną rolę w zrozumieniu procesów fizycznych zachodzących wokół młodych gwiazd. Dr Agata Karska z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK, członkini zespołu WISH, pokazała wraz ze współpracownikami powszechność występowania gorącej wody wokół protogwiazd. Jej obecność powiązała z „opalaniem się protogwiazd”, czyli oświetlaniem gazu w wypływach molekularnych przez promieniowanie ultrafioletowe. To energetyczne promieniowanie nie jest wytwarzane przez młode gwiazdy podobne do naszego Słońca w przeszłości i jego istnienie było dotychczas postulowane tylko wokół masywnych gwiazd.

W trakcie pisania pracy przeglądowej naukowcy uzyskiwali coraz głębszy wgląd w tematykę związaną z chemią zimnej pary wodnej i lodu. Byli m.in. w stanie wykazać, że międzygwiezdny lód narasta na cząstkach pyłu, warstwa po warstwie. Wniosek ten wynika ze słabych sygnałów od ciężkiej wody (HDO i D2O zamiast H2O).

Naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości będą zdolni do szerszego badania wody we wszechświecie, a w szczególności w tworzących się systemach planetarnych. Może to jednak jeszcze trochę potrwać, ponieważ wysłanie następnego teleskopu kosmicznego porównywalnego z Herschelem jest planowane nie prędzej niż na rok 2040.

– Istniała szansa, że tzw. wodny teleskop wróci w przestrzeń kosmiczną ok. roku 2030, ale niestety zrezygnowano z realizacji projektu. Szkoda, ale to dodatkowy powód, dla którego nasz zespół napisał tę pracę – tłumaczy prof. Ewine van Dishoeck.

Pod koniec 2021 r. wysłany zaś zostanie teleskop kosmiczny Jamesa Webba, w którym zostanie umieszczony instrument MIRI zbudowany we współpracy europejsko-amerykańskiej. Urządzenie to pozwoli zbadać tę część mapy drogowej wody, która obecnie pozostaje poza zasięgiem. MIRI będzie miało możliwość wykrycia obecności ciepłej pary wodnej w najgłębszych obszarach pyłowych dysków.

– Herschel pokazał już, że dyski tworzące planety są bogate w wodę w postaci lodu. Z pomocą MIRI możemy podążać tym szlakiem, aby dotrzeć w obszary, w których formują się planety takie jak Ziemia – wyjaśnia prof. Michiel Hogerheijde z z Universiteit Leiden i Univestteit van Amsterdam, współautor publikacji.

____________________________________________

źródło: Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Podróż wody z obłoków międzygwiazdowych do miejsc, które mogą być zamieszkane. Od górnego lewego do dolnego prawego rogu: woda w zimnym obłoku międzygwiazdowym, w pobliżu powstającej młodej gwiazdy z odpływem, w dysku protoplanetarnym, w komecie i w oceanach egzoplanety. Pierwsze trzy etapy zawierają widmo pary wodnej zmierzone przez instrument HIFI w obserwatorium kosmicznym Herschel. Sygnały z obłoku międzygwiezdnego i z pierścienia protoplanetarnego zostały na ilustracji 100 razy wzmocnione w porównaniu z tymi dla młodej, tworzącej się gwiazdy (w centrum)./ESA/ALMA/NASA/L.E. KristensenArchiwumPodróż wody z obłoków międzygwiazdowych do miejsc, które mogą być zamieszkane. Od górnego lewego do dolnego prawego rogu: woda w zimnym obłoku międzygwiazdowym, w pobliżu powstającej młodej gwiazdy z odpływem, w dysku protoplanetarnym, w komecie i w oceanach egzoplanety. Pierwsze trzy etapy zawierają widmo pary wodnej zmierzone przez instrument HIFI w obserwatorium kosmicznym Herschel. Sygnały z obłoku międzygwiezdnego i z pierścienia protoplanetarnego zostały na ilustracji 100 razy wzmocnione w porównaniu z tymi dla młodej, tworzącej się gwiazdy (w centrum)./ESA/ALMA/NASA/L.E. Kristensen

Czytaj także

Reklama
Reklama