Внутренняя область туманности Ориона, вид с помощью инструмента NIRCam космического телескопа Джеймса Уэбба. Изображение было получено с помощью инструмента NIRCam космического телескопа Джеймса Уэбба 11 сентября 2022 года. Для создания этого составного изображения были объединены несколько изображений в разных фильтрах: F140M и F210M (синий); F277W, F300M, F323N, F335M и F332W (зеленый); F405N (оранжевый); и F444W, F480M и F470N (красный). Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, команда PDRs4All ERS; Образ Саломе Фуэнмайор
Международная группа, в которую входят западные астрофизики Элс Петерс и Ян Ками, обнаружила разрушение и повторное образование большого количества воды в диске, образующем планеты, расположенном в центре туманности Ориона.
Это открытие стало возможным благодаря оригинальному междисциплинарному подходу, сочетающему наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и расчеты квантовой физики.
Исследование является частью программы PDRs4All Early Release Science и проводится доктором философии Университета Париж-Сакле. Студентка Марион Заннесе была опубликована сегодня в журнале Nature Astronomy.
PDRs4All — одна из 13 научных программ раннего выпуска, выбранных НАСА для демонстрации возможностей JWST, объединяющих международный консорциум.
«Это настолько впечатляюще, что всего за несколько пикселей наблюдений и сосредоточив внимание на нескольких линиях, мы можем фактически выяснить, что каждый месяц испаряется целый океан воды», — сказал Питерс, один из руководителей исследования PDRs4All и преподаватель Западного института исследования Земли и космоса. «Это открытие было основано на крошечной части наших спектроскопических данных. Приятно, что у нас есть гораздо больше данных, и мне не терпится увидеть, что еще мы сможем найти».
Вода является важным ингредиентом для возникновения жизни, как ее понимают в настоящее время. На Земле большая часть воды в наших океанах образовалась задолго до рождения Солнечной системы, в холодных регионах межзвездного пространства при температуре -250°С. Однако часть этой воды могла быть разрушена и вновь образована при более высоких температурах (100–500°C), когда Солнечная система еще была всего лишь диском из газа и пыли, вращающимся вокруг нашего молодого зарождающегося Солнца.
Чтобы понять эту загадочную переработку воды, международная группа астрономов направила JWST на «d203-506», планетообразующий диск, расположенный в туманности Ориона, колыбели планетных систем. Интенсивное ультрафиолетовое излучение, производимое массивными звездами, приводит к разрушению и повторному образованию воды в d203-506, что делает ее настоящей межзвездной лабораторией.
«Телескоп Джеймса Уэбба удивительно мощный. Для этого открытия мы не говорим о поиске иголки в стоге сена. Это иголка в стоге сена, сделанная из иголок», — сказал Ками, профессор физики и астрономии и основной член PDRs4All.
Составное изображение JWST NIRCam бара Ориона в молекулярном облаке Ориона. Фото: Природная астрономия (2024 г.). DOI: 10.1038/s41550-024-02203-0
Квантовый скачок
Сотрудничество с экспертами по квантовой динамике из Мадридского комплекса дальней космической связи (Испания) и Лейденской обсерватории (Нидерланды) стало ключом к пониманию того, как можно наблюдать образование и разрушение молекул, расположенных на расстоянии более 1000 световых лет.
Когда вода разрушается ультрафиолетовым светом, высвобождается молекула гидроксила, за которым следует испускание фотонов, которые проходят весь путь до JWST. В общей сложности, по оценкам, за месяц уничтожается и восполняется в системе d203-506 эквивалент всей воды океанов Земли.
Но на этом история не заканчивается. Используя аналогичный механизм, JWST показывает, что гидроксил, ключевой промежуточный продукт в образовании воды, также в изобилии образуется из атомарного кислорода. Некоторая часть воды, составляющей океаны Земли, могла пройти через такой цикл.
Информация от: Университетом Западного Онтарио.
