Астрономія
Астрономія

Телескоп «Гершель» проаналізував розподіл води у регіонах зореутворення

За допомогою космічної обсерваторії «Гершель» астрономи відслідкували, як і де утворюється основна маса води в космосі і як вона транспортується з міжзоряних хмар у протопланетні диски та зрештою на комети і планети. Свої висновки вони надрукували у журналі Astronomy & Astrophysics.

Космічна обсерваторія «Гершель». ESA

Космічна обсерваторія «Гершель». ESA

Яка роль води у космосі?

Серед більш ніж 200 виявлених міжзоряних молекул вода є особливою, оскільки вона поєднує два найпоширеніші елементи у Всесвіті і відіграє ключову роль у фізиці та хімії областей зореутворення. Також вода є важливою для потенційного виникнення життя на планетах. Таким чином, питання про те, скільки води знаходиться у планетарних системах, що формуються, і чи залежить ця кількість від їхнього поточного місця розташування та середовища народження, є надзвичайно актуальним. Водяний лід також відіграє важливу роль у збільшенні дрібних пилових зерен до розмірів грудок, і, зрештою, до планетезімалей — будівельних блоків майбутніх планет. Астероїди та комети, у свою чергу, могли доставити значну частину води та органічних молекул на поверхню схожих на Землю планет. На ранніх фазах утворення зірок водяна пара є винятковим інструментом для вивчення теплого міжзоряного газу та фізичних процесів, що відбуваються під час формування світил. Ця особливість зумовлена ​​великими коливаннями кількості води між теплим газом, де вона активно утворюється, і холодним, у якому вода здебільшого знаходиться у замороженому стані. Таким чином, випромінювання водяної пари може бути використано як сигнал, де у молекулярних хмарах почнуть формуватися зірки.

Що досліджували вчені?

Програма WISH (Water In Star-forming regions, «вода у регіонах зореутворення») космічного телескопа «Гершель» була націлена на пошуку води у широкому діапазоні середовищ та виявлення її фізико-хімічних властивостей під час різних фаз утворення зірок та планет. Вибірка нараховувала приблизно 80 молодих зоряних об'єктів із різними масами та на різних стадіях еволюції. Джерела, аналізовані під час програми, мали світність від сонячної до більшої за неї у 100 тисяч разів. У результаті вчені простежили формування і транспортування води від самого початку утворення зірок до протопланетних дисків. За підсумками програми було написано приблизно 90 наукових статей, у новій роботі вчені узагальнили висновки, зосередившись на трьох питаннях: як і де утворюється вода в космосі; які фізичні компоненти молекулярних хмар можна відстежити за допомогою води; як вода потрапляє з молекулярних хмар до протопланетних дисків і, зрештою, до комет і планет.

Які результати дослідження?

Вода дійсно вказує на активні місця зореутворення: основна частина спостережуваної водяної пари у молекулярних хмарах пов’язана з теплим кінетично нагрітим газом у відтоках та ударних хвилях. Випромінювання молекул води спостерігаються у радіусі менше тисячі астрономічних одиниць від центрального джерела. Більшість води утворюється ще до формування зірок: вона формується у вигляді льоду в молекулярних хмарах з високою густиною ще до їхнього гравітаційного колапсу, однак не весь кисень може перетворитися на водяний лід. Потім вода транспортується у вигляді льоду під час колапсу хмари та нарощування речовини майбутньої зірки. Зерна у протопланетному диску, покриті льодом, швидко ростуть, осідають у середній площині і дрейфують всередину, коли досягають міліметрових і сантиметрових розмірів. Цей процес, ймовірно, розпочинається ще на ранніх фазах, коли зірка перебуває у залишках молекулярної хмари.