Телескопы-ветераны и «Джеймс Уэбб» помогли раскрыть загадку исчезающего льда в протопланетных дисках

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) зафиксировал редкое явление в системе молодой звезды EX Lup — сильный выброс холодного водяного пара, спровоцированный всплеском активности. Это открытие значительно меняет наши представления о процессе планетообразования и химической «наследственности», передаваемой планетам от их звёзд-родителей.

EX Lup, находящаяся в 500 световых годах от Земли, представляет собой молодую звезду на этапе стремительного роста. Подобно другим аналогичным звёздам, она периодически переживает вспышки активности, когда материя из окружающего её газопылевого диска — предшественника планет — внезапно падает на её поверхность. Эти вспышки, длящиеся от нескольких месяцев до нескольких лет, не только повышают яркость звезды, но и изменяют условия во всём её диске.

В 2008 году телескоп «Спитцер» зафиксировал сильную вспышку на EX Lup, а в 2022 и 2023 годах «Джеймс Уэбб» с помощью инфракрасного прибора MIRI исследовал последствия данного события. В спектре звезды учёные обнаружили следы холодного водяного пара, появившиеся в результате испарения льда, который обычно сохраняется в стабильной форме в удалённой части диска. Вспышка нагревает внутренние области диска, сдвигая так называемую «ледяную границу» — зону, где вода пребывает в виде льда. Это приводит к быстрому преобразованию льда в пар, минуя жидкую фазу, что напоминает испарение сухого льда при высокой температуре.

Телескопы-ветераны и «Джеймс Уэбб» помогли раскрыть загадку исчезающего льда в протопланетных дисках
Изменения в излучении звезды EX Lup, зафиксированные телескопами «Спитцер» (2005–2008) и «Джеймс Уэбб» (2022–2023), за последние два десятилетия наблюдений. Данные от двух сессий наблюдения «Джеймса Уэбба» (серый и чёрный) практически совпадают. Цветные линии представляют собой модели молекул в диске звезды, серый показывает их общий эффект. Звёздочкой отмечены сигналы, ассоциирующиеся с областью, где лёд превращается в пар («ледяная граница»).
Источник: arXiv:2504.13377v1

Примечательно, что даже спустя годы после вспышки уровень пара остаётся аномально высоким. Это указывает на то, что процесс возвращения воды в ледяное состояние может занимать более десятилетия. Такие задержки создают длительные изменения в химическом составе диска, оказывая влияние на формирующиеся планеты, например, увеличивая доступность воды в газовой фазе, что может влиять на её распределение в будущих планетарных системах.

Открытие подчёркивает, что вспыхи молодых звёзд — это не просто кратковременные события. Они оставляют длительное «химическое наследие», которое телескопы, такие как JWST, способны отслеживать, используя спектральные данные. Это позволяет реконструировать аккрецивную историю и предсказывать, какие молекулы окажутся в зоне формирования планет.

Учёные намерены продолжать мониторинг EX Lup и подобных объектов, чтобы глубже понять частоту и универсальность таких явлений. Это приблизит нас к разгадке процесса перехода от хаотичных газопылевых облаков к организованным планетарным системам, включая потенциально обитаемые.

 

Источник: iXBT

Читайте также