Телескопы-ветераны и «Джеймс Уэбб» помогли разгадать «тайну исчезающего льда» в протопланетных дисках

22.04.2025 07:41:00 | iXBT.com

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) зафиксировал необычный феномен в системе молодой звезды EX Lup — мощный выброс холодного водяного пара, вызванный вспышкой активности. Это открытие меняет представления о том, как формируются планеты и какая химическая «наследственность» достаётся им от рождающих их звёзд.

EX Lup, расположенная в 500 световых годах от Земли, — молодая звезда, переживающая этап бурного роста. Как и другие аналогичные объекты, она периодически переживает всплески активности, когда вещество из окружающего её газопылевого диска — будущей «колыбели» планет — резко падает на поверхность звезды. Эти вспышки, длящиеся от месяцев до лет, не только увеличивают яркость светила, но и меняют условия во всём диске.

В 2008 году телескоп Spitzer зафиксировал мощную вспышку EX Lup, а в 2022 и 2023 годах «Джеймс Уэбб» с помощью прибора MIRI, работающего в инфракрасном диапазоне, изучил последствия этого события. Учёные обнаружили в спектре звезды следы холодного водяного пара — результат испарения льда, который обычно остаётся стабильным в удалённых областях диска. При вспышке излучение звезды прогревает внутренние зоны, сдвигая «ледяную границу» — регион, где вода существует в форме льда. Это вызывает мгновенное превращение льда в пар без перехода в жидкость, что напоминает сухой лёд, испаряющийся на жаре.

Изменения в излучении звезды EX Lup, зафиксированные телескопами «Спитцер» (2005–2008) и «Джеймс Уэбб» (2022–2023), за 20 лет наблюдений. Данные двух наблюдений «Джеймса Уэбба» (серый и чёрный) почти совпадают. Цветные линии — модели молекул в диске звезды, серый — их общий вклад. Звёздочкой отмечены сигналы, связанные с регионом, 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, что процесс «заморозки» воды обратно в лёд занимает более десяти лет. Такие задержки создают продолжительные изменения в химическом составе диска, влияя на формирующиеся планеты — например, увеличивая доступность воды в газовой фазе, что может определять её распределение в будущих планетных системах.

Открытие подчёркивает, что вспышки молодых звёзд — не просто кратковременные события. Они оставляют долговременные «химические следы», которые телескопы вроде JWST могут отслеживать по спектральным данным. Это позволяет реконструировать историю аккреции и предсказывать, какие молекулы попадут в зону формирования планет.

Учёные планируют продолжить мониторинг EX Lup и подобных объектов, чтобы понять, как часто происходят такие события и насколько они универсальны. Это приблизит к разгадке того, как из хаотичных газопылевых дисков рождаются упорядоченные планетные системы, включая те, где возможна жизнь.

Подробнее