Tisková zpráva

Astronomové odhalili novou souvislost mezi vodou a vznikem planet

29. února 2024

Vědci objevili vodní páru v disku kolem mladé hvězdy přesně v místě, kde se mohou formovat planety. Voda je klíčovou složkou života na Zemi a předpokládá se, že hraje významnou roli i při vzniku planet. Dosud se nám však nikdy nepodařilo zmapovat, jak je voda rozložena ve stabilním chladném disku - tedy v takovém typu disku, který nabízí nejpříznivější podmínky pro vznik planet kolem hvězd. Nová zjištění byla možná díky soustavě ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), na níž se podílí Evropská jižní observatoř (ESO).

"Nedovedl jsem si ani představit, že bychom mohli zachytit snímek oceánů vodní páry ve stejné oblasti, kde se pravděpodobně formuje planeta," říká Stefano Facchini, astronom z Milánské univerzity v Itálii, který vedl studii publikovanou dnes v časopise Nature Astronomy. Pozorování odhalila nejméně třikrát více vody než ve všech pozemských oceánech dohromady ve vnitřním disku mladé hvězdy podobné Slunci s názvem HL Tauri, která se nachází 450 světelných let od Země v souhvězdí Býka.

"Je neskutečné, že můžeme vodní páru nejen detekovat, ale také pořídit její detailní snímky a prostorově ji rozlišit ve vzdálenosti 450 světelných let od nás ," dodává spoluautor Leonardo Testi, astronom z Boloňské univerzity v Itálii. Prostorově rozlišená pozorování pomocí dalekohledu ALMA umožňují astronomům určit rozložení vody v různých oblastech disku. "Podílet se na tak významném objevu v ikonickém disku HL Tauri bylo nad rámec toho, co jsem pro svou první zkušenost v astronomii očekával," dodává Mathieu Vander Donckt z Univerzity v belgickém Liège, který se na výzkumu podílel jako student magisterského studia.

Značné množství vody bylo nalezeno v oblasti, kde se nachází známá mezera v disku HL Tauri. Prstencové mezery jsou v prachoplynných discích brázděny obíhajícími vznikajícími planetami, které shromažďují materiál a rostou. "Naše nedávné snímky odhalily značné množství vodní páry v různých vzdálenostech od hvězdy, včetně mezery, kde by se v současné době mohla potenciálně formovat planeta," říká Facchini. To naznačuje, že by tato vodní pára mohla ovlivnit chemické složení planet vznikajících v těchto oblastech.

Pozorování vody pomocí pozemního teleskopu je velkým úspěchem, protože vodní pára v zemské atmosféře zhoršuje kvalitu astronomických signálů. ALMA, kterou provozuje ESO spolu se svými mezinárodními partnery, je soustava dalekohledů v chilské poušti Atacama v nadmořské výšce přibližně 5 000 metrů, která byla postavena ve vysokém a suchém prostředí speciálně proto, aby se tato degradace minimalizovala a poskytla výjimečné pozorovací podmínky. "K dnešnímu dni je ALMA jediným zařízením, které je schopno prostorově rozlišit vodu v chladném planetárním disku," říká spoluautor Wouter Vlemmings, profesor na Chalmersově technické univerzitě ve Švédsku [1].

"Je opravdu výjimečné na vlastní oči pozorovat, jak se molekuly vody uvolňují z ledových prachových částic," říká Elizabeth Humphreys, astronomka ESO, která se na studii také podílela. Prachová zrnka tvořící disk jsou zárodkem vzniku planet - srážejí a shlukují se do stále větších těles obíhajících kolem hvězdy. Astronomové se domnívají, že tam, kde je dostatečně chladno na to, aby voda na prachových částicích zmrzla, částečky lépe lepí, což je ideální místo pro vznik planet. "Naše výsledky ukazují, jak může přítomnost vody ovlivnit vývoj planetárního systému, stejně jako tomu bylo před 4,5 miliardami let v naší Sluneční soustavě," dodává Facchini.

Díky modernizaci teleskopu ALMA a dalekohledu ESO ELT (Extremely Large Telescope), který bude uveden do provozu v tomto desetiletí, bude vznik planet a role, kterou v něm hraje voda, jasnější než kdykoli předtím. Zejména přístroj METIS, Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph, poskytne astronomům bezkonkurenční pohled na vnitřní oblasti planetárních disků, kde vznikají planety jako Země.

Poznámky

[1] Při nových pozorováních byly použity recievery 5. a 7. pásma dalekohledu ALMA. Pásma 5 a 7 byla vyvinuta v Evropě, v Chalmers/NOVA (Netherlands Research School for Astronomy), respektive IRAM (Institut de radioastronomie millimétrique) za účasti ESO. Pásmo 5 rozšířilo ALMU o nový frekvenční rozsah speciálně pro detekci a zobrazování vody v blízkém vesmíru. V této studii tým pozoroval tři spektrální čáry vody ve dvou frekvenčních pásmech, aby zmapoval plyn o různých teplotách v disku.

Další informace

Tento výzkum byl publikován v článku s názvem “Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk” v časopise Nature Astronomy (doi:10.1038/s41550-024-02207-w).

Tým tvoří S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italy), L. Testi (Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi”, Università di Bologna, Italy), E. Humphreys (European Southern Observatory, Germany, Joint ALMA Observatory, Chile; European Southern Observatory Vitacura, Chile), M. Vander Donckt (Space sciences, Technologies & Astrophysics Research (STAR) Institute, University of Liège, Belgium), A. Isella (Department of Physics and Astronomy, Rice University, USA [Rice]), R. Wrzosek (Rice), A. Baudry (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. de Bordeaux, CNRS, France), M. D. Gray (National Astronomical Research Institute of Thailand, Thailand), A. M. S. Richards (JBCA, University of Manchester, UK), W. Vlemmings (Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Sweden).

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodní astronomické zařízení, jenž společně provozují ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) a National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan ve spolupráci s Chile. ALMA je financována ESO jménem jejích členských států, NSF ve spolupráci s National Research Council of Canada (NRC)  a National Science and Technology Council (NSTC) na Tchaj-wanu a NINS ve spolupráci s Academia Sinica (AS) na Tchaj-wanu a Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Výstavbu a provoz soustavy ALMA vede ESO jménem svých členských států, National Radio Astronomy Observatory (NRAO) řízená Associated Universities, Inc. (AUI) za severní Ameriku a National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) za východní Asii. The Joint ALMA Observatory (JAO) poskytuje jednotné vedení a management výstavby, plánování a provozu soustavy ALMA.

Odkazy

• Vědecký článek (verze před vydáním, s provizorním názvem)
• Fotografie soustavy ALMA
• Přečtěte si více o ESO ELT na zvlášní stránce a v press kitu
• Pro novináře: přihlašte se k odběru tiskových zpráv v češtině
• Pro vědce: máte pro nás námět? Popularizujte svůj výzkum

Kontakty

Stefano Facchini
University of Milan
Milan, Italy
Tel.: +39 02 503 17254
Email: stefano.facchini@unimi.it

Elizabeth Humphreys
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6541
Email: ehumphre@eso.org

Leonardo Testi
University of Bologna
Bologna, Italy
Tel.: +39 051 20 9 5763
Email: leonardo.testi@unibo.it

Mathieu Vander Donckt
University of Liege
Liege, Belgium
Tel.: +32 4 366 9721
Email: Mathieu.VanderDonckt@uliege.be

Wouter Vlemmings
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Tel.: +46 31 772 63 54
Email: wouter.vlemmings@chalmers.se

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Anežka Srbljanović (press contact Česko)
ESO Science Outreach Network and Astronomical Institute of Czech Academy of Sciences
Tel.: +420 323 620 116
Email: eson-czech@eso.org

Connect with ESO on social media

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso2404. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.