Astronomowie znaleźli gorącą, gęstą parę wodną w dysku protoplanetarnym

Ostatnie obserwacje dysków protoplanetarnych posiadających parę młodych gwiazd sugerują obecność gorącej, burzliwej pary wodnej. Choć istnieje wiele możliwości, badacze sugerują, że zwarty dysk wokół młodej planety może być źródłem tej rzadkiej sygnatury widmowej.

Miejsca formowania się planet
Dyski protoplanetarne są miejscami powstawania planet, a badania tych dysków są kluczem do zrozumienia pochodzenia planet w naszym Układzie Słonecznym i poza nim. Jednakże dyski protoplanetarne są skomplikowane, a poznanie obiecanego pochodzenia planet zależy od zrozumienia wzajemnie powiązanych aspektów chemii, struktury i kinematyki dysku.

Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, należy dodać do mieszanki kolejną gwiazdę: badając dyski wokół młodych gwiazd podwójnych, które prawdopodobnie uformują się w tym samym czasie z tego samego materiału, naukowcy mogą zbadać inne aspekty rozwoju dysku. Na przykład, nie wiadomo jeszcze, czy ewolucja dysku jest deterministyczna (co oznacza, że dwa dyski o takich samych właściwościach początkowych będą ewoluować w ten sam sposób), czy losowa (co oznacza, że ewolucja identycznych dysków będzie rozbieżna). W najnowszym artykule astronomowie postanowili zbadać rozwój podwójnego dysku w układzie podwójnym – i po drodze znaleźli coś niezwykłego.

Badanie w podczerwieni
Colette Salyk z Vassar College i jej współpracownicy przeanalizowali wysokiej rozdzielczości widma w podczerwieni dwóch dysków w VV Corona Australis (VV CrA), układzie podwójnym mającym zaledwie dwa miliony lat, który zawiera gwiazdy o masie mniej więcej połowy masy Słońca. Dysk wokół jednej z gwiazd, VV CrA A, wykazywał niezwykle dużą liczbę linii emisyjnych wywołanych obecnością pary wodnej – a tylko jeden inny dysk protoplanetarny jest znany z wykazywania linii emisyjnych wody na tak długich falach.

Drugi dysk w układzie podwójnym, VV CrA B, ma niektóre z tych samych cech spektralnych, ale emisja pary wodnej została wykryta tylko słabo. Nie musi to oznaczać, że w dysku brakuje wody; zamiast tego para wodna może być obecna przy niższej temperaturze lub gęstości.

Dyski odnajdują się w gorącej wodzie
Salyk i współpracownicy wymodelowali widmo VV CrA A i stwierdzili, że emisja pochodzi prawdopodobnie od pary wodnej, która jest gorąca (1500K), gęsta, burzliwa i rozciąga się na obszarze zaledwie 0,003 j.a.2. Co ciekawe, dalsze modelowanie pokazało, że emisja może pochodzić z bogatego w wodę pierścienia okrążającego gwiazdę centralną lub zwartego pierścienia planetę w procesie formowania – dysku okołoplanetarnego. Wykrycia dysków okołoplanetarnych są rzadkie i często niepewne, więc możliwość ich identyfikacji poprzez emisję wody byłaby ekscytująca. Jednak jedyne układy gwiazdowe, w których zidentyfikowano tę właściwość wody są młode, co może oznaczać, że obecność gorącej pary wodnej jest związana z procesem zachodzącym w młodych dyskach, takim jak akrecja lub wiatry dyskowe.

Jak często bywa w badaniach dysków protoplanetarnych, zagłębienie się w jedno pytanie wywołuje wiele innych. Autorzy sugerują kilka dróg dla przyszłych prac, w tym obserwacje VV CrA w bliskiej podczerwieni lub na falach submilimetrowych oraz rozszerzenie modelowania emisji z dysków okołoplanetarnych. Miejmy nadzieję, że dalsze analizy pozwolą odkryć przyczynę tej niezwykłej właściwości wody!

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
AAS

Vega

Na ilustracji: Wizja artystyczna dysku protoplanetarnego wokół młodej gwiazdy. Źródło: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO.