ALMA взвесила водяной пар в протопланетном диске молодой звезды HL Тельца

Астрономы впервые оценили пространственное распределение водяного пара в относительно прохладном протопланетном диске вокруг молодой звезды HL Тельца. Как показали данные наблюдений обсерватории ALMA, в пределах снеговой линии в диске содержится около 3,7 земных океанов в виде водяного пара. Статья опубликована в журнале Nature.

Снеговая линия описывает границу в протопланетном диске, где вода из твердой фазы превращается в пар. Положение этой линии в теории влияет на химический состав планетезималей, из которых формируются планеты, кроме того, вблизи нее могут эффективно расти и накапливаться пылинки. Обычно эта граница пролегает на расстоянии в несколько астрономических единиц от молодой звезды, где температура составляет 100-200 кельвин, что делает ее очень трудной целью для наблюдений за редким исключением.

Группа астрономов во главе со Стефано Факкини (Stefano Facchini) из Миланского университета опубликовала результаты картирования распределения водяного пара в протопланетном диске вокруг молодой звезды HL Тельца. Наблюдения велись при помощи системы радиотелескопов ALMA на трех длинах волн, соответствующим теплому пару за пределами снеговой линии и горячему пару внутри снеговой линии.

HL Тельца находится на расстоянии 450 световых лет от Земли в созвездии Тельца и ранее уже попадала в поле зрения ALMA, тогда телескоп смог рассмотреть систему колец в диске. Возраст звезды составляет менее одного миллиона лет, а ее масса оценивается в 2,1 массы Солнца. Ранее во внутреннем диске были замечены признаки наличия теплого и горячего водяного пара, однако не было данных о его пространственном распределении.

Новые данные наблюдений ALMA интерпретируются как излучение водяного пара в верхних слоях диска, над оптически толстым пылевым слоем, а яркостная температура водяного пара радиально падает по мере удаления от звезды, ее максимальное значение составляет 300-500 кельвин. Предполагается, что водяной пар образуется непосредственно в диске за счет газофазных реакций. Водяной пар также обнаружен в крупном кольцевом зазоре в диске, где может образовываться планета.

По определенной колонковой плотности водяного пара ученые рассчитали, что в зоне в пределах семнадцати астрономических единиц от звезды содержится как минимум эквивалент 3,7 всех земных океанов в виде водяного пара. Из этой области исходит большая часть наблюдаемого излучения водяного пара, оценочная масса пыли в ней составляет около тринадцати масс Земли. В более дальних регионах диска вода находится уже в виде льда на поверхности пылинок.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые увидели разрушение протопланетного диска тройной системой звезд.