Ďalšie prvenstvo: NASA Webb identifikoval zamrznutú vodu v mladej hviezdnej sústave

Obrázok: Disk z trosiek okolo hviezdy HD 181327 (koncept umelca)

Vedci pomocou vesmírneho teleskopu NASA Jamesa Webba po prvýkrát potvrdili prítomnosť kryštalického vodného ľadu v disku prachových úlomkov, ktorý obieha okolo hviezdy podobnej Slnku. Všetka zmrznutá voda, ktorú Webb zistil, sa spája s jemnými prachovými časticami v celom disku. Väčšina pozorovaného vodného ľadu sa nachádza tam, kde je najchladnejšie a najďalej od hviezdy. Čím bližšie k hviezde výskumníci hľadali, tým menej vodného ľadu našli.
NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Je zamrznutá voda rozptýlená v systémoch okolo iných hviezd? Astronómovia už dlho predpokladajú, že áno, čiastočne na základe predchádzajúcich zistení jej plynnej formy, vodnej pary, a jej prítomnosti v našej slnečnej sústave.

Teraz je k dispozícii definitívny dôkaz: Vedci potvrdili prítomnosť kryštalického vodného ľadu v disku prachových úlomkov, ktorý obieha okolo hviezdy podobnej Slnku vzdialenej 155 svetelných rokov, pomocou podrobných údajov známych ako spektrá z vesmírneho teleskopu NASA Jamesa Webba. (Termín vodný ľad upresňuje jeho zloženie, pretože vo vesmíre sa pozoruje aj mnoho iných zmrznutých molekúl, napríklad ľad oxidu uhličitého alebo „suchý ľad“). V roku 2008 údaje z vyradeného Spitzerovho vesmírneho teleskopu NASA naznačili možnosť existencie zmrznutej vody v tejto sústave.

„Webb jednoznačne nezistil len vodný ľad, ale aj kryštalický vodný ľad, ktorý sa nachádza aj na miestach, ako sú Saturnove prstence a ľadové telesá v Kuiperovom páse našej slnečnej sústavy,“ povedal Chen Xie, hlavný autor novej práce a odborný asistent na Univerzite Johnsa Hopkinsa v Baltimore, Maryland.

Všetka zmrznutá voda, ktorú Webb zistil, je spojená s jemnými prachovými časticami v celom disku – ako malé „špinavé snehové gule“. Výsledky zverejnil v stredu (14.5.2025) v časopise Nature.

Astronómovia na tieto definitívne údaje čakajú už desaťročia. „Keď som pred 25 rokmi študovala na postgraduálnom štúdiu, môj poradca mi povedal, že v troskových diskoch by mal byť ľad, ale pred Webbom sme nemali dostatočne citlivé prístroje na takéto pozorovania,“ povedala Christine Chenová, spoluautorka a astronómka na Space Telescope Science Institute v Baltimore. „Najpozoruhodnejšie je, že tieto údaje sa podobajú na iné nedávne pozorovania objektov Kuiperovho pásu v našej slnečnej sústave, ktoré uskutočnil teleskop.“

Vodný ľad je dôležitou zložkou diskov okolo mladých hviezd – výrazne ovplyvňuje vznik obrovských planét a môže byť tiež dodávaný malými telesami, ako sú kométy a asteroidy, na plne sformované kamenné planéty. Teraz, keď vedci pomocou sondy Webb objavili vodný ľad, otvorili dvere všetkým výskumníkom, aby mohli novým spôsobom študovať, ako sa tieto procesy odohrávajú v mnohých iných planetárnych systémoch.

Kamene, prach, ľad sa rútia okolo

Hviezda s katalógovým označením HD 181327 je podstatne mladšia ako naše Slnko. Jej vek sa odhaduje na 23 miliónov rokov, zatiaľ čo Slnko má viac ako 4,6 miliardy rokov. Hviezda je o niečo hmotnejšia ako Slnko a je horúcejšia, čo viedlo k vytvoreniu o niečo väčšieho systému okolo nej.

Webbove pozorovania potvrdzujú výraznú medzeru medzi hviezdou a jej odpadovým diskom – rozsiahlu oblasť, ktorá je bez prachu. Vo väčšej vzdialenosti je jej disk trosiek podobný Kuiperovmu pásu našej slnečnej sústavy, kde sa nachádzajú (a niekedy sa aj zrážajú) trpasličie planéty, kométy a iné kusy ľadu a hornín. Pred miliardami rokov bol náš Kuiperov pás pravdepodobne podobný disku tejto hviezdy.

„HD 181327 je veľmi aktívny systém,“ povedal Chen. „V jej disku z trosiek dochádza k pravidelným a neustálym zrážkam. Keď sa tieto ľadové telesá zrážajú, uvoľňujú drobné čiastočky prachového vodného ľadu, ktoré majú ideálnu veľkosť na to, aby ich Webb mohol detegovať.“

Zamrznutá voda – takmer všade

Vodný ľad nie je v tomto systéme rozložený rovnomerne. Väčšina sa nachádza tam, kde je najchladnejšie a najďalej od hviezdy. „Vonkajšia oblasť disku trosiek pozostáva z viac ako 20 % vodného ľadu,“ povedal Xie.

Čím bližšie sa výskumníci pozerali, tým menej vodného ľadu našli. Smerom do stredu disku trosiek Webb zistil približne 8 % vodného ľadu. Tu je pravdepodobné, že zamrznuté častice vody vznikajú o niečo rýchlejšie, ako sa ničia. V oblasti disku trosiek najbližšie k hviezde Webb nezistil takmer žiadny. Je pravdepodobné, že ultrafialové svetlo hviezdy odparuje najbližšie škvrny vodného ľadu. Je tiež možné, že skaly známe ako planetesimály majú vo svojom vnútri „uzamknutú“ zmrznutú vodu, ktorú Webb nedokáže odhaliť.

Tento tím a mnoho ďalších výskumníkov bude pokračovať v hľadaní – a štúdiu – vodného ľadu v odpadových diskoch a aktívne sa formujúcich planetárnych systémoch v celej našej galaxii Mliečna cesta. „Prítomnosť vodného ľadu uľahčuje formovanie planét,“ povedal Xie. „Ľadové materiály môžu byť v konečnom dôsledku „doručené“ aj na terestrické planéty, ktoré sa môžu v podobných systémoch formovať v priebehu niekoľkých stoviek miliónov rokov.“

Výskumníci pozorovali HD 181327 pomocou Webbovho spektrografu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), ktorý je mimoriadne citlivý na mimoriadne slabé prachové častice, ktoré možno zachytiť len z vesmíru.

Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba je najvýznamnejším vesmírnym vedeckým observatóriom na svete. Webb rieši záhady v našej slnečnej sústave, hľadá vzdialené svety okolo iných hviezd a skúma tajomné štruktúry a pôvod nášho vesmíru a nášho miesta v ňom. Webb je medzinárodný program, ktorý vedie NASA spolu s partnermi ESA (Európska vesmírna agentúra) a CSA (Kanadská vesmírna agentúra).

Ak sa chcete dozvedieť viac o Webbe, navštívte stránku:

https://science.nasa.gov/webb.

Kontakty pre médiá

Laura Betz – laura.e.betz@nasa.gov
Goddardovo centrum vesmírnych letov NASA, Greenbelt, Md.

Claire Blome – cblome@stsci.edu
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.

Christine Pulliam – cpulliam@stsci.edu
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.