Вода крайне важна для существования жизни в том виде, в каком мы её знаем. Но как можно воду воспроизвести? Получение H2O заключается не только в банальном смешивании водорода и кислорода. Этот процесс требует особых условий, которые могут быть созданы в глубинах холодных молекулярных облаков, в которых пыль является экраном для разрушительного ультрафиолетового света и помогает химическим реакциям. Космический телескоп имени Джеймса Уэбба («Уэбб») сможет разглядеть эти космические водохранилища, чтобы получить новое понимание происхождения и эволюции воды и других ключевых блоков, участвующих в создании планет, пригодных для существования жизни.
Молекулярное облако — межзвёздное облако газа, пыли и множества молекул, начиная от простого молекулярного водорода и заканчивая сложными углеродами. Молекулярные облака содержат в себе большую часть воды во вселенной и служат своеобразными детскими садами для новорождённых звёзд и планет.
В этих облаках, на поверхностях крошечных зёрен пыли, атомы водорода связываются с кислородом и формируют воду. Углерод присоединяется к водороду и создаёт метан. Связи азота с водородом создают аммиак. Все эти молекулы находятся на поверхностях зёрен пыли, накапливая ледяные слои в течение миллионов лет. Как результат — обширная коллекция снежинок, которая легко может быть подобрана молодой планетой, что позволит доставить материалы, необходимые для жизни, на её поверхность.
«Если мы сможем понять химическую сложность этих льдинок в молекулярном облаке, и как они развиваются во время формирования звезды и её планет, тогда мы сможем оценить, должны ли стандартные блоки для жизни существовать в каждой звёздной системе», — Мелисса Макклюр, научный руководитель исследовательской работы в Амстердамском университете.
Для того, чтобы понять эти процессы, для телескопа «Уэбб» была выбрана миссия, в рамках которой он исследует соседнюю область с формирующейся звездой, чтобы определить, какой лёд там присутствует.
Мы планируем использовать множество инструментальных способов и возможностей «Уэбба» и будем исследовать не только эту область, но также изучим то, как лучше всего исследовать космический лёд с помощью этого телескопа», — Клаус Понтоппидан и Института исследования космоса с помощью космического телескопа.
В рамках этой работы будут использованы спектрографы «Уэбба» высокой разрешающей способности, чтобы получить самые точные наблюдения в интересующих длинах волн. Спектрографы NIRSpec и MIRI обеспечат до пяти раз лучшую точность в средних инфракрасных волнах по сравнению с любым другим телескопом.
Колыбели молодых звёзд и комет
Исследовательская группа, состоящая из Макклюра во главе и помощников Адвина Бугерта из Гавайского университета и Гарольда Линнарца из Лейденского университета предлагают с помощью будущего телескопа изучать комплекс Хамелеона (Chamaeleon Complex) — область звездообразования, находящуюся в южном полушарии. Она расположена на расстоянии 500 световых лет от Земли и содержит несколько сотен протозвёзд, самая старая из которых имеет возраст в 1 миллион лет. Как говорят сами специалисты — эта область содержит немного от всего, что мы ищем.
Команда будет использовать очень чувствительные инфракрасные датчики «Уэбба», чтобы наблюдать звёзды, расположившиеся за этим молекулярным облаком. Поскольку свет от этих тусклых звёзд всё же проходит сквозь облака формации Хамелеона, он будет нести в себе отпечатки ледяных пылинок в облаке. Наблюдая множество фоновых изображений звёзд по всему небосводу астрономы смогут нанести карту распределения льда во всём пространстве облака и уточнить, в каких местах он формируется. Также будут исследованы отдельные протозвёзды в самом облаке, чтобы изучить то, как ультрафиолетовый свет от них способствует созданию более сложных молекул.
Спектр Уэбб
Этот смоделированный спектр от телескопа «Уэбб» иллюстрирует виды молекул, которые могут быть обнаружены в областях звездообразования, таких как туманность Орёл на заднем плане. Источник: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team, and M. McClure (Universiteit van Amsterdam) and A. Boogert (University of Hawaii)
Астрономы также будут исследовать места зарождения планет, вращающиеся диски газа и пыли, известные как протопланетные диски, которые окружают недавно сформированные звёзды. Они будут в состоянии измерить количество и относительное распространение льда на расстояниях до 8 миллиардов километров от молодой звезды, что примерно сопоставимо с орбитой Плутона в нашей Солнечной системе.
«Кометы были описаны как запыленные снежки. По крайней мере, часть воды в океанах Земли могла быть доставлена именно кометами. Мы же сможем наблюдать места, в которых кометы формируются вокруг других звёзд».
Лабораторные эксперименты
Чтобы понять наблюдения «Уэбба» учёные должны будут провести некоторые эксперименты на Земле. Спектрограф телескопа рассеивают входящий инфракрасный свет по спектрам радуги. Различные молекулы поглощают свет на определённых длинах волн или цветов, что приводит возникновению тёмных спектральных полос. В лаборатории можно проанализировать таким образом множество веществ, чтобы создать базу данных «отпечатков пальцев» молекул. Когда астрономы видят эти отпечатки в спектре телескопа, они могут идентифицировать молекулу или семью молекул, которые создали эти линии поглощения.
«Лабораторные исследования помогут обратиться к двум ключевым вопросам. Первый — какие молекулы присутствуют. Второй говорит о том, каким образом лёд мог там образоваться. То, что мы найдём с «Уэббом», поможет уточнить наши модели и позволит нам понять механизмы накопления льда в очень низких температурах», — Карин Ёберг, исследователь проекта из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
По информации НАСА.
По информации http://www.theuniversetimes.ru/teleskop-uebb-smozhet-zanyatsya-poiskami-mezhzvyozdnoj-vody.html#axzz5AwVG7vUg
