Впервые удалось обнаружить снеговую линию вокруг другой звезды

Как ни странно, она оказалась удалённой от своего светила почти на то же расстояние, что и в Солнечной системе.

Астрономы во главе с Чуньхуа Ци (Chunhua Qi) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) с помощью массива радиотелескопов ALMA впервые выявили следы снеговой линии в иной звёздной системе.

Снеговая линия во внутреннем пылевом диске TW Гидры (4,5–30 а. е. от звезды) отделяет пылевые частицы, покрытые замёрзшим угарным газом, от лишённых такого покрытия. Этот «снег» помогает частицам прилипать друг к другу и стимулирует тем самым планетообразование. (Здесь и ниже иллюстрации B. Saxton, A. Angelich, AUI, NSF, ALMA, ESO, NAOJ, NRAO).

Снеговые линии в системе вроде Солнечной образуют этакие концентрические кольца. Водная снеговая линия соответствует температуре на освещаемой поверхности тел в главном поясе астероидов, затем идёт снеговая линия углекислого газа, метана и, наконец, угарного газа. Последняя в нашей системе находится примерно на орбите Нептуна.

Каждая из этих линий определяет значимые различия между планетами, образовавшимися в соответствующих регионах. Там, где водного льда было мало, в нашей системе сформировались твёрдые планеты с относительно небольшой гидросферой и атмосферой. Юпитер и Сатурн, напротив, образовали сверхплотные и сверхглубокие атмосферы, плавно переходящие в слой металлического водорода. На снеговой линии угарного газа сосредоточились другие планеты (скорее льдистые, а не газовые гиганты) — Нептун и Уран.

Та снеговая линия, которую массив ALMA заметил вокруг TW Гидры, молодой оранжевой звезды, отстоящей от нас на 176 световых лет, относится к угарному газу.

«Радиотелескопы ALMA впервые показали нам реальную картину снеговой линии вокруг юной звезды, которая особенно интересна тем, что информирует нас о самом раннем периоде в истории Солнечной системы, — уверен Чуньхуа Ци. — Теперь мы можем понять ранее скрытые детали, касающиеся замороженных внешних рубежей другой планетной системы, похожей на нашу».

Присутствие такой линии означает не только понимание границ формирующейся планетной системы оранжевого карлика, но и возможность появления (с помощью замёрзшего угарного газа) метанола — вещества, весьма важного для образования более сложных органических молекул, которые необходимы для возникновения жизни.

Считается, что некогда кометы принесли на Землю большое количество таких готовых органических молекул как раз из зоны Нептуновой орбиты (и даже более далёких мест), что сыграло важную роль в формировании жизни на Земле.

До сих пор замечать снеговые линии не удавалось, потому что они формируются в относительно узкой центральной части протопланетного диска. Чтобы проникнуть внутрь диска, астрономы воспользовались помощью вещества-маркера N₂H+, ярко светящегося в миллиметровом диапазоне, а потому доступного для радиотелескопов.

Зелёным показана область, где замерзает угарный газ, синим — орбита Нептуна, наложенная на систему TW Гидры.

Если рядом с такой молекулой наличествует угарный газ, то она легко разрушается, так что обнаружить её можно только там, где CO связан и не слишком активен — то есть заморожен. Особо подчёркивается, что такой метод поиска снеговых линий «по негативу» пригоден и для других планетарных систем.

Наблюдения выявили, что ближе 30 а. е. от TW Гидры N₂H+ нет. Зато далее вещество явно распространено, что означает предельную близость расположения снеговой линии в Солнечной системе и у далёкой оранжевой звезды.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science Express.

Подготовлено по материалам Европейской южной обсерватории.