Екзокомети в PDS 70 подсказват как водата стига до планети

Изследване с данни от „Джеймс Уеб“ и HARPS намира следи от сублимиращи тела.

Повърхностната вода прави Земята изключение в Слънчевата система и е ключова за появата на живота. Произходът ѝ обаче остава спорен. Сред основните хипотези са отделяне на водород от разтопената млада Земя и доставка от богати на вода астероиди, ледени планетезимали и комети, или комбинация от двата механизма.

Ново изследване, публикувано в Nature Communications, търси отговор чрез наблюдения на далечна планетна система. Водещ автор е Алин Новайс, постдокторант в катедрата по физика на Лундския университет в Швеция.

Защо системата PDS 70 е важна

PDS 70 е млада звезда от типа T Tauri, разположена на около 370 светлинни години от Земята. Възрастта ѝ е около 5,5 милиона години, което означава, че още не е достигнала главната последователност.

Системата привлича силен интерес, защото двете ѝ планети – PDS 70b и PDS 70c – са директно заснети от Very Large Telescope (VLT) на Европейската южна обсерватория (ESO) през 2018 и 2019 г.

Наблюдения с космическия телескоп „Джеймс Уеб“ са установили наличие на вода във вътрешния диск на системата. Авторите посочват, че инфрачервени наблюдения с инструмента MIRI показват спектроскопски сигнали за газообразен воден резервоар в центъра на вътрешния диск.

Какво показват данните от HARPS

Произходът на водата във вътрешния диск остава неясен. Затова екипът използва архивни спектри от спектрографа HARPS, за да търси следи за процесите, които я доставят.

Изследователите съобщават за откриване на променливи абсорбционни линии на неутрален натрий (Na I). По данни от анализите им линиите се изменят силно и хаотично от ден на ден по амплитуда, брой и радиална скорост.

Ключов детайл е, че абсорбционните линии не са равномерно разпределени. Те покриват само част от звездния диск. Това според авторите означава, че газът е концентриран в отделни структури, а не е типичен стабилен звезден вятър от диска. Екипът допълва, че измерванията им сочат оптически плътен газ, който покрива звездата частично, и че този бърз газ често е пространствено ограничен.

Екзокомети като вероятен преносител на вода

Газът се появява и изчезва в рамките на няколко нощи и се движи по-бързо от PDS 70. Това, според авторите, съответства на сценарий, при който комета преминава пред звездата и от повърхността ѝ се сублимират летливи вещества. Те биха могли да създадат променливите спектрални линии.

Екипът посочва, че вероятен източник на наблюдавания натрий е сублимацията на планетезимали, които минават пред звездата по силно елиптични орбити. Те напомнят явлението екзокомети, наблюдавано и в други извънслънчеви системи.

Новайс обяснява, че резултатите подкрепят идеята, че кометите може да пренасят вода към вътрешните части на планетни системи, където се формират планети, по сходен начин с ранната Слънчева система. Той добавя, че това е първият случай с доказателства за екзокомети около сравнително хладна звезда, подобна на Слънцето, и че PDS 70 е най-младата система, в която досега е предполагана активност на екзокомети.

В подкрепа на хипотезата екипът е моделирал орбитите на екзокомети в PDS 70. Според моделите газовите гиганти в системата могат да нарушават орбитите на отдалечени ледени тела и да ги насочват към звездата. Съавторът Александра Стокуел Мърфи от Лундския университет отбелязва, че това напомня възможен процес в ранната Слънчева система, при който кометите може да са допринесли за доставянето на вода на младата Земя.

В същото време авторите подчертават, че остава възможно променливите линии да са причинени от звезден вятър от диска. Те отбелязват, че несигурности в модела, включително скоростта на акреция, не позволяват категорично отхвърляне на този сценарий. Като звезда тип T Tauri, PDS 70 едновременно натрупва и губи маса, а част от параметрите са оценени приблизително.

В заключение учените посочват, че линиите на натрия не подкрепят добре обяснението със звезден вятър от диска. Те добавят, че са нужни допълнителни наблюдения, за да се потвърди недвусмислено активност на екзокомети. Съавторът Йенс Хойеймакерс от Лундския университет свързва следващите стъпки и с бъдещата работа на Extremely Large Telescope в Чили. По думите му той може да помогне да се провери дали в системата има още планети и да се изясни как водата и други градивни елементи се пренасят.

Финалният извод на текста поставя дебата в по-широк контекст: възможно е произходът на водата да не е „или-или“. Част от водата може да е доставена отвън, а друга да е свързана с процеси в младата Земя. Подобна комбинирана картина може да важи и за PDS 70, като доказателства за доставка на вода чрез екзокомети биха били важна стъпка към разбирането как се снабдяват с вода планетите.

Още новини в категория Светът