Уэбб помогает ученым лучше понять происхождение Солнечной системы

Автор: CC0 Public Domain

Ученые из Университета Центральной Флориды (UCF) и их коллеги открыли новые возможности для понимания формирования далеких ледяных объектов в космосе за пределами Нептуна, что позволяет глубже понять формирование и рост нашей Солнечной системы.

Результаты исследования, опубликованные в The Astronomical Journal Letters, выявили две отдельные группы транснептуновых объектов с наличием метанола на поверхности льда: одна с обедненным количеством метанола на поверхности и большим резервуаром под поверхностью, а другая — самая дальняя от Солнца — с в целом более слабым присутствием метанола.

Исследование предполагает, что космическое излучение на протяжении миллиардов лет могло сыграть свою роль в изменении распределения метанола в первой группе, одновременно поднимая новые вопросы о приглушенных сигнатурах второй группы.

Возвращение назад во времени и пространстве

ТНО важны для нашего понимания происхождения нашей Солнечной системы, поскольку они представляют собой невероятно хорошо сохранившиеся остатки протопланетного диска — или диска из газа и пыли, окружавшего молодую звезду, такую как Солнце, — и могут дать ученым полную картину прошлого.

Профессор кафедры физических исследований UCF Ноэми Пинилья-Алонсо, которая сейчас работает в Университете Овьедо в Испании, была одним из руководителей исследования в рамках программы UCF «Открытие состава поверхности транснептуновых объектов» (DiSCo), в которой участвует доцент Флоридского космического института (FSI) UCF Ана Каролина де Соуза-Фелисиано.

Пинилья-Алонсо говорит, что исследование помогает собрать воедино историю химии Солнечной системы и получить представление об экзопланетах, где метанол и метан играют решающую роль в формировании атмосфер и указывают на условия потенциально обитаемых миров.

«Метанол, простой спирт, был обнаружен на кометах и далеких транснептуновых объектах, что указывает на то, что он может быть примитивным ингредиентом, унаследованным с ранних дней существования нашей Солнечной системы или даже из межзвездного пространства», — говорит Пинилья-Алонсо.

«Но метанол — это не просто пережиток прошлого. Под воздействием радиации он преобразуется в новые соединения, действуя как химическая капсула времени, которая показывает, как эти ледяные миры развивались на протяжении миллиардов лет».

По ее словам, метаноловый лед является ключевым прекурсором, который может привести к образованию органических молекул, таких как сахара, и его открытие в транснептуновых органических соединениях прокладывает путь для гораздо большего.

Эти спектральные различия показывают, что не все TNO образовались из одних и тех же молекулярных ингредиентов, говорит Пинилья-Алонсо. Вместо этого их составы отражают их происхождение — где и как они образовались — и их трансформации с течением времени.

«Больше всего меня взволновало осознание того, что эти различия связаны с поведением метанола — ключевого ингредиента, который долгое время не был замечен на транснептуновых объектах с помощью наземных наблюдений», — говорит она. «Наши результаты показывают, что метанол разрушается на поверхности транснептуновых объектов под воздействием облучения, но остается более распространенным в недрах, защищенных от этого воздействия».

Пинилья-Алонсо работал вместе с исследователями из UCF FSI, включая де Соуза-Фелисиано, которые синтезировали лабораторные данные с моделированием, чтобы лучше объяснить поведение метанола.

Де Соуза-Фелисиано помог лучше визуализировать результаты, воспроизведя некоторые спектральные особенности, которые наблюдали ученые, и, следовательно, смог предоставить математическую поддержку данным исследования.

«Одним из самых больших сюрпризов стало поведение метанола», — говорит де Соуза-Фелисиано. «По лабораторным данным, его сигнатуры на более коротких длинах волн отличаются от фундаментальных на более длинных волнах».

Де Соуза-Фелисиано сотрудничал с предыдущими исследовательскими проектами DiSCo с использованием JWST, которые характеризовали двойные объекты и другие далекие транснептуновые объекты.

«Основная статья DiSCo посвящена основным характеристикам трех групп TNO», — говорит она. «В этой статье подробно рассматривается одна из них, известная как группа обрыва, что является прозвищем спектральной группы, в которой отражательная способность не увеличивается после приблизительно 3,3 микрон».

Де Соуза-Фелисиано утверждает, что эти группы транснептуновых объектов не только являются капсулами времени для нашей Солнечной системы, но и вмещают в себя холодно-классические транснептуновые объекты, которые в основном остаются на месте с момента своего образования.

«Одна из причин, по которой эта группа является ключевой для понимания внешней Солнечной системы, заключается в том, что она содержит все холодно-классические ТНО», — говорит она. «Холодно-классические ТНО — единственная динамическая группа, которая, вероятно, осталась в том месте, где они сформировались, с момента формирования Солнечной системы до сегодняшнего дня».

Исследованием руководила Росарио Брунетто, астроном из Университета Париж-Сакле, совместно с коллегами-учеными Эльзой Эно и Сашей Крайан.

Он уверен, что это совместное открытие предоставит фундаментальные знания о нашей Солнечной системе и пробудит интерес к планетарной науке.

«Это открытие не только меняет наше понимание транснептуновых объектов, но и дает важную информацию для интерпретации наблюдений JWST за другими удаленными объектами, такими как троянцы Нептуна, кентавры и астероиды, а также для будущих миссий, исследующих внешние области Солнечной системы», — говорит Брунетто.

«Помимо своей научной значимости, поиск метанола в Солнечной системе также подогревает любопытство и вдохновляет новые поколения на исследование космоса и понимание химических процессов, происходящих в космосе».

В исследовании также приняли участие научный сотрудник UCF FSI Чарльз Шамбо и аспирантка факультета физики UCF Бриттани Харвисон.

Больше информации: R. Brunetto et al, Spectral Diversity of DiSCo's TNOs Revealed by JWST: Early Sculpting and Late Irradiation, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adb977

Источник: University of Central Florida