Víz, víz, mindenütt víz – nyári vizes rovatunkkal jelentkezünk ismét, noha mai témánk inkább gőz vagy pára lesz a csillagok világából, semmint hűsítő, cseppfolyós víz.

A James Webb-űrtávcsővel végzett megfigyelésekkel megállapították a csillagászok, hogy a PDS 70 katalógusjelű bolygórendszer kialakulóban lévő planétái szomjának oltására bőséges vízmennyiség áll rendelkezésre a bolygókeletkezési korongban, még a csillagtól mért 150 millió km-es távolságon belül is – ez egy csillagászati egység (CsE), ami a Nap–Föld távolságnak felel meg. Ez az a régió, ahol a Földhöz hasonló, a csillag lakhatósági zónájába eső kőzetbolygók kialakulhatnak. Most először találtak a csillagászok vizet egy bolygókat is tartalmazó akkréciós korong belső régiójában.

Tudjuk, hogy a víz nélkülözhetetlen a Földön megismert összes életforma számára. A szakemberek azonban jelenleg is vitatkoznak azon, hogy milyen úton került a fiatal, még formálódó Földre a folyóink, tavaink és óceánjaink vizét biztosító folyadékmennyiség. Ahogyan az se világos, hogy vajon saját bolygónk esete egyedi-e, vagy általában a Földhöz hasonló úton tesznek szert vízre más szilárd felszínű exobolygók is.

Fantáziarajz a PDS 70 katalógusjelű csillagról és rendszeréről. A belső és külső bolygókeletkezési korongot széles űr választja el egymástól, ebben két kialakulóban lévő gázóriás exobolygó-kezdemény kering. Forrás: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

A tőlünk 370 fényévre található PDS 70 rendszer fiatal központi csillaga hűvösebb a Napnál, kora mindössze 5,4 millió év. A rendszer két ismert gázóriásnak ad otthont, melyek közül legalább az egyik jelenleg is növekedésben van, és anyagot fog be a bolygókeletkezési korongból. A korong két részből áll, a belső és külső korongot egy 8 milliárd km (55 CsE) széles rés választja el egymástól, ebben kering a két születő gázóriás exobolygó.

A csillagászok már korábban is találtak vizet bolygókeletkezési korongokban, ám most a James Webb-űrtávcső infravörös MIRI műszerével a központi csillaghoz minden eddiginél közelebb mutatták ki az éltető anyagot, ott, ahol a Földhöz hasonló kőzetbolygók is keletkezhetnek, és egy olyan rendszerben, amelyikben már meglévő bolygókat is ismerünk. A felfedezéshez szükséges pontos mérések csak a James Webb-űrtávcsővel váltak lehetségessé.

A PDS 70 a Napunknál hűvösebb K-színképtípusú vörös törpecsillag, és 5,4 millió éves kora bár a csillagok közt fiatal, a bolygókeletkezési korongja már viszonylag idősnek számít. Ezért különösen meglepődtek a csillagászok a víz jelenlétén, hiszen idővel a korong gáz- és portartalma ritkul. Egyrészt az anyagot kisöpri a központi csillag sugárzása, másrészt a porszemek nagyobb testekké, bolygócsírákká, majd bolygókká állnak össze. Hogy a bolygókeletkezési korongok központjához közel korábban nem tudtak vizet kimutatni, azt a szakemberek azzal igyekeztek magyarázni, hogy valóban száraz, sivatagos környezet lehet ott, ahonnan rég eltűnt ez az alapvető fontosságú anyag.

A PDS 70 belső korongjának kibocsátási színképe. Fehér vonal jelzi a James Webb-űrtávcső MIRI műszerének méréseit, míg a számított kék vonal egy elméleti vizes modellből származik. Forrás: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

Noha a PDS 70 belső korongjában nem találtak bolygókezdeményt a csillagászok, minden építőanyag rendelkezésre áll ott egy vizes kőzetbolygó kialakulásához, ami mindenképp rendkívül izgalmassá teszi ezt a rendszert. A következő fontos kérdés, hogy vajon honnan származik a most megtalált vízpára. Erre két lehetséges magyarázat vetődött fel. Az egyik lehetőség, hogy a víz ott helyben keletkezett a csillagközi anyag hidrogén- és oxigénatomjaiból. De elképzelhető az is, hogy a hűvösebb külső korongban jég rakódik a porszemcsék felületére, majd a belső régiók felé sodródva idővel elpárolog, elszublimál róluk ez a bevonat. Ehhez azonban a porrészecskéknek valahogyan át kellene jutniuk a két korong közt tátongó, az ottani exobolygó-kezdemények által kivájt széles, közel üres résen.

Szintén kérdés, hogy miként maradhat meg a víz abban a régióban, ahol a csillag ultraibolya sugárzása rombolja, lebontja a vízmolekulákat. Ennek megakadályozásában valószínűleg segítenek a porszemcsék, amelyek árnyékoló védőpajzsa megóvja a vízrészecskéket a csillag káros sugárzásától. Talán így maradhatott fenn a víz hosszú távon a PDS 70 belső korongjában. A csillagászok a James Webb többi műszerével fogják alaposabban tanulmányozni ezt a rendszert, hogy további részleteket feltárva választ kaphassanak a most még megválaszolatlan kérdéseikre.

Forrás: NASA/ESA/CSA