Компактные протопланетные диски обогатились водяным паром за счет дрейфа ледяной гальки

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил теорию обогащения внутренней зоны протопланетных диском холодным водяным паром за счет дрейфа ледяной гальки из внешних частей дисков. Компактные диски при этом обогащаются водяным паром эффективнее, чем более крупные. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Считается, что галька (твердые частицы диаметром от миллиметра до метра), содержащаяся в протопланетных дисках вокруг молодых звезд, играет фундаментальную роль в процессе образования планет. В частности, дрейф ледяной гальки из внешней во внутреннюю часть диска, где она сублимируется, порождая водяной пар, может объяснять различия в составе метеоритов и обеднение водой скалистых планет Солнечной системы. Эта идея подтверждается рядом наблюдений за протопланетным дисками, однако ученым не хватало точности получаемых данных.

Группа астрономов во главе с Андреа Банзатти (Andrea Banzatti) из Университета штата Техас сообщила, что нашла убедительные доказательства обогащения водой протопланетных дисков за счет дрейфа гальки. Ученые проанализировали данные прибора среднего инфракрасного диапазона MIRI «Джеймса Уэбба», наблюдавшего за четырьмя протопланетными дисками вокруг одиночных молодых (2–3 миллиона лет) звезд CI Тельца, GK Тельца, HP Тельца и IQ Тельца в области звездообразования Тельца.

Диски вокруг CI Тельца и IQ Тельца достаточно крупные и обладают щелями и кольцевыми структурами радиусом 100-150 астрономических единиц, остальные два диска являются одними из самых компактных (радиусом 10–20 астрономических единиц) дисков вокруг звезд с массой, близкой к массе Солнца.

Исследователи выявили избыточное содержание водяного пара, с температурой 170–400 кельвинов и радиусом излучающей области 1–10 астрономических единиц, в компактных дисках, по сравнению с более крупными дисками. Это хорошо объясняется моделью дрейфа гальки, которая предсказывает, что компактные диски не препятствуют обогащению своей внутренней части водяным паром за счет транспорта ледяной гальки через снеговую линию. В крупных дисках с кольцевыми структурами такой транспорт будет нарушен и большая часть ледяной гальки останется во внешнем диске.

Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» увидел облако от возможного столкновения планетезималей в остаточном диске Фомальгаута.