5 Minute
Gheață de apă detectată în jurul unei stele tinere de tip solar: Un progres în știința formării planetelor
Pentru prima dată, astronomii au confirmat prezența gheții de apă în discul de resturi care înconjoară o stea tânără, asemănătoare Soarelui – o descoperire esențială care aprofundează înțelegerea formării și evoluției sistemelor planetare, inclusiv a propriului nostru Sistem Solar. Folosind Telescopul Spațial James Webb (JWST), o echipă de la Universitatea Johns Hopkins (JHU), alături de parteneri internaționali, a identificat gheață de apă în jurul stelei HD 181327, o stea cu o vârstă de doar 23 de milioane de ani, aflată la aproximativ 155 de ani lumină distanță de Pământ.
Context științific: Rolul apei în evoluția timpurie a Sistemului Solar
De-a lungul decadelor, oamenii de știință au teoretizat că regiunile exterioare ale Sistemului Solar conțineau cantități semnificative de apă sub formă de gheață, iar cometele și asteroizii au adus această substanță esențială către Pământ și alte planete terestre, în timpul unei perioade tumultoase numită Bombardamentul Intens Târziu (acum aproximativ 4 miliarde de ani). Dovezile din zone precum Centura Kuiper, plină de corpuri înghețate și resturi, au sugerat mult timp că procese similare ar putea avea loc și în alte sisteme planetare în formare. Totuși, probele observaționale directe au lipsit până acum dincolo de propriul nostru sistem.
Apariția unor telescoape spațiale performante precum JWST a revoluționat capacitatea noastră de a observa, în timp real, formarea stelelor și planetelor. Această descoperire oferă dovezi solide în sprijinul ipotezei că gheața de apă joacă un rol crucial nu doar în vecinătatea noastră, ci și în discurile protoplanetare ce orbitează stele tinere, de tip solar, din întreaga galaxie.
Observarea stelei HD 181327 cu JWST: Metodologie și rezultate
Astronomii au studiat HD 181327, un sistem aflat la începutul vieții cosmice comparativ cu Soarele nostru, care are 4,6 miliarde de ani. Această stea este înconjurată de un disc protoplanetar – o bandă vastă, în rotație, de gaz, praf și gheață ce va da naștere planetelor și altor corpuri minore. Cu ajutorul spectrografului de ultimă generație al JWST (NIRSpec), cercetătorii au detectat semnături chimice clare ale gheții de apă cristalizate în discul de resturi al sistemului.
Majoritatea gheții de apă se găsește în inelul exterior al discului de resturi, unde reprezintă peste 20% din masă. Această situație reflectă condițiile din Centura Kuiper din propriul nostru sistem, unde corpurile înghețate – numite uneori „bulgări murdari de zăpadă” – sunt alcătuite din apă înghețată amestecată cu particule de praf.
Echipa de cercetare a observat un gradient clar: abundența gheții de apă scade pe măsură ce ne apropiem de stea. Aproximativ 8% din materialul aflat între marginea discului și stea conține gheață, în timp ce regiunile cele mai apropiate de stea prezintă foarte puțină gheață detectabilă. Acest model este, cel mai probabil, influențat de radiația ultraviolet intensă a stelei, care vaporizează gheața la distanțe mici. Oamenii de știință presupun, de asemenea, că o parte din apă poate fi captată în planetezimale stâncoase sau corpuri planetare la început de formare, actualmente nedetectabile cu JWST.
Opinia experților și semnificația largă a descoperirii
Dr. Chen Xie, cercetător la JHU și autor principal al studiului, a subliniat importanța descoperirii într-un comunicat NASA: „Webb a detectat fără echivoc nu doar gheață de apă, ci și gheață de apă cristalizată, prezentă și în inelele lui Saturn și în corpurile din Centura Kuiper a Sistemului Solar. Prezența gheții de apă facilitează formarea planetelor, iar aceste materiale înghețate pot fi livrate în viitor planetelor terestre ce se vor forma în astfel de sisteme.”
Christine Chen, co-autoare (Space Telescope Science Institute), a adăugat: „Este remarcabilă asemănarea dintre aceste date și cele din observațiile obiectelor din Centura Kuiper ale Sistemului nostru. Înainte de Webb, instrumentele noastre nu erau suficient de sensibile pentru astfel de măsurători.”
Structura discului și formarea planetară continuă
Imaginile JWST au dezvăluit și o regiune fără praf între HD 181327 și discul său de resturi, amintind de structurile similare întâlnite în sistemele solare mature. Dincolo de acest gol, se află o întindere comparabilă cu Centura Kuiper, densă în corpuri înghețate și planete minore. Cercetătorii au observat coliziuni continue între aceste corpuri – evenimente dinamice care generează nori proaspeți de resturi de gheață și praf. Astfel de coliziuni reflectă procesele presupuse din perioada formării timpurii a Sistemului Solar, legând această stea tânără de originile noastre.
„HD 181327 este un sistem extrem de activ”, a explicat Chen. „Au loc coliziuni regulate în discul său de resturi. Când corpurile înghețate se ciocnesc, eliberează particule minuscule de gheață cu praf, de dimensiuni perfecte pentru a fi detectate de telescopul Webb.” Rezultatele susțin indicii anterioare, mai puțin detaliate, obținute în 2008 cu telescopul Spitzer al NASA.
Implicații pentru formarea planetelor și explorarea viitoare
Confirmarea gheții de apă într-un sistem solar tânăr întărește ideea că livrarea apei este un proces universal în apariția sistemelor planetare. Aceasta oferă o perspectivă esențială asupra modului în care Pământul ar fi putut primi apa vitală și subliniază potențialul existenței unor medii locuibile în alte sisteme.
Odată cu evoluția telescoapelor de ultimă generație, precum James Webb, cercetătorii se așteaptă să descopere și alte sisteme planetare tinere, bogate în apă. Studiile continue ale discurilor de resturi și ale regiunilor protoplanetare vor rafina constant cunoașterea despre formarea planetelor – de la primele coliziuni de praf și gheață până la apariția lumilor capabile să susțină viața.
Concluzie
Detectarea istorică a gheții de apă de către JWST în discul de resturi al stelei HD 181327 confirmă decenii de teorii privind originea apei planetare. Prin furnizarea primei dovezi clare a unor astfel de condiții dincolo de Sistemul nostru Solar, aceste observații dezvăluie rute comune ale nașterii planetelor în întreaga galaxie. Studiul sistemelor similare promite să aducă nu doar răspunsuri despre originile proprii, ci și să identifice unde ar putea apărea alte planete asemănătoare Pământului – și posibil, viața.
Sursa: nature
Comentarii