Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил необычную планетарную систему с избытком углекислого газа

Изображение туманности NGC 6357, полученное с помощью камеры Dark Energy Camera на телескопе Víctor M. Blanco. Credit: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA

Астрономы с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружили протопланетный диск с необычным химическим составом — неожиданно высоким содержанием углекислого газа (CO2) в регионах, где могут формироваться планеты земного типа. Открытие ставит под сомнение традиционные представления о химии планетарных «яслей». Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

«В отличие от большинства близлежащих протопланетных дисков, где внутренние области доминирует водяной пар, этот диск удивительно богат углекислым газом», — говорит Дженни Фредиани, аспирантка Стокгольмского университета.

«Фактически, вода в этой системе настолько редка, что её едва можно обнаружить — это разительный контраст с тем, что мы обычно наблюдаем».

В стандартных моделях формирования планет частицы, богатые водяным льдом, дрейфуют из холодных внешних областей диска к более тёплым внутренним регионам, где лёд сублимируется. Обычно это приводит к сильным сигнатурам водяного пара. Однако в данном случае спектрометр MIRI на «Джеймсе Уэббе» показал необычно сильную сигнатуру углекислого газа.

«Это бросает вызов текущим моделям химии и эволюции дисков, поскольку высокие уровни CO2 относительно воды нельзя легко объяснить стандартными процессами», — поясняет Фредиани.

Исследователи также обнаружили редкие изотопные варианты углекислого газа, обогащенные углеродом-13 или кислородом-17 и -18. Эти изотопы могут дать ключ к пониманию необычных изотопных сигнатур, найденных в метеоритах и кометах — реликтах формирования нашей собственной Солнечной системы.

Диск, богатый CO2, был обнаружен в массивной звездообразующей области NGC 6357, расположенной примерно в 1,7 килопарсеках (около 5500 световых лет) от Земли. Открытие сделано в рамках коллаборации eXtreme Ultraviolet Environments (XUE), которая изучает, как интенсивные радиационные поля влияют на химию дисков.

«Это раскрывает, как экстремальные радиационные среды — обычные в массивных звездообразующих регионах — могут изменять строительные блоки планет», — говорит Мария-Клаудия Рамирес-Таннус из Института астрономии Макса Планка.

Благодаря инструменту MIRI на «Джеймсе Уэббе» астрономы теперь могут наблюдать далёкие, запылённые диски с беспрецедентной детализацией в инфракрасном диапазоне, получая важные данные о физических и химических условиях формирования планет.