Víz az űrben - ez a friss hír tartja izgalomban az űrkutatókat. A NASA James Webb űrteleszkópjának először sikerült fagyott, kristályos víz nyomára bukkannia a földtől 155 fényév távolságra fekvő HD 181327-es katalógusszámú fiatal csillag rendszerében.
Víz az űrben - korszakalkotó felfedezést tett a James Webb űrtávcső
Létezhet e szilárd, kristályos halmazállapotú víz más csillagok rendszereiben? Ez a kérdés már régóta foglalkoztatja az asztronómusokat. Most határozott választ, tudományos bizonyítékot kaptak erre a kérdésre a NASA James Webb űrteleszkópjának segítségével: a kutatók megerősítették a kristályos vízjég jelenlétét abban a kozmikus porból álló törmelékkorongban, amely egy, a Naphoz hasonló csillag körül kering 155 fényévnyire a Földtől. Az űrteleszkóp színképfelvételei egyértelművé tették, hogy kristályos szerkezetű vízjég található a törmelékkorongban.
És fontos kihangsúlyozni, hogy ez alkalommal vízjeget találtak, hiszen korábban már sok más fagyott molekulát is kimutattak az űrben, mint például a fagyott szén-dioxidot vagy más néven a szárazjeget. A NASA 2008-ban nyugdíjba vonult Spitzer űrteleszkópjának adatai már korábban is arra utaltak, hogy ebben a rendszerben előfordulhat fagyott víz, amire most bizonyítékot is találtak. " A James Web egyértelműen nem csak vízjeget, hanem kristályos vízjeget is észlelt, ami például megtalálható a Szaturnusz gyűrűiben vagy olyan távoli helyen is, mint a Naprendszerünk Kuiper-övében " - mondja Chen Xie, az új tanulmány vezető szerzője és a Baltimore-i (Maryland, Egyesült Államok) Johns Hopkins Egyetem kutatója, akit a NASA honlapja idéz.
A James Webb űrteleszkóp által észlelt összes fagyott víz finom porrészecskékkel párosul a csillag körüli korongon amik úgy néznek ki, mint az apró „piszkos hógolyók”. A tudóscsoport eredményeit a rangos Nature tudományos szakfolyóirat közölte.
A Naprendszeren kívüli világokban is van vízjég
A csillagászok már évtizedek óta vártak erre a végleges bizonyítékra. „Amikor 25 évvel ezelőtt végzős hallgató voltam, a témavezetőm azt mondta, hogy jégnek kell lennie a távoli rendszerek törmelékkorongjaiban, de a James Webb előtt nem voltak elég érzékeny műszereink ahhoz, hogy elvégezzük ezeket a megfigyeléseket” – mondja Christine Chen, a Baltimore-i Space Telescope Science Institute csillagásza és a tanulmány társszerzője.
"A legszembetűnőbb az, hogy ezek az adatok nagyon hasonlítanak a Naprendszerünkben lévő Kuiper-öv objektumainak közelmúltbeli megfigyelési adataihoz"- nyilatkozta Christine Chen.
A Kuiper-öv a Neptunusz pályáján túl található külső aszteroida-öv, ami a Naptól számítva 30-50 csillagászati egység (CSE) távolságra fekszik. (Egy CSE a Föld-Nap közepes távolsággal egyenlő, ami 149,9 millió km.) A Kuiper-övben aszteroidák, kisbolygók és üstökösök találhatók, amelyek elnyúlt elliptikus pályán keringenek a Nap körül. Jelenleg mintegy 800 égitest ismert a Naprendszer e távoli zónájából, amelyek valós száma ennek a sokszorosa lehet.
A vízjég létfontosságú összetevője a fiatal csillagok körül kialakult kozmikus porból álló korongoknak, amelyek erősen befolyásolják az óriásbolygók kialakulását, a kisebb égitestek, mint például az üstökösök és aszteroidák pedig eljuttathatják a vízjeget a már teljesen kialakult sziklás bolygókra is. Most, hogy a kutatók vízjeget észleltek a James Webb segítségével, megnyitották az ajtót minden kutató előtt, hogy tanulmányozzák, hogyan játszódnak le ezek a folyamatok a Naprendszeren kívüli más távoli, galaktikus bolygórendszerekben.
Eddig még sohasem sikerült ennyire részletesen felderíteni egy távoli rendszert
A HD 181327 katalógusszámú csillag lényegesen fiatalabb, mint a mi Napunk. A becslések szerint mindössze 23 millió éves, míg a Nap a maga 4,6 milliárd éves korával ehhez képest jóval öregebbnek számít. A csillag valamivel nagyobb tömegű mint a Nap, és melegebb is, ami egy kissé nagyobb rendszer kialakulásához vezetett körülötte, mint amilyen a mi Naprendszerünk. A James Webb űrteleszkóp megfigyelési adatai megerősítik, hogy jelentős rés tátong a csillag és a törmelékkorong között – ami egy igen nagy kiterjedésű pormentes terület.
Távolabb, a csillag törmelékkorongja hasonló a Naprendszerünk Kuiper-övéhez, amelyben törpebolygók, üstökösök és más különböző méretű kozmikus jég- és kődarabkák találhatók és amelyek néha össze is ütköznek egymással. Évmilliárdokkal ezelőtt a Kuiper-övünk valószínűleg hasonló lehetett a HD 181327 csillag törmelékkorongjához. „A HD 181327 egy nagyon aktív rendszer” – magyarázza Christine Chen. "Rendszeres, folyamatos ütközések zajlanak a törmelékkorongjában. Amikor ezek a jeges testek összeütköznek, apró, poros vízjég részecskéket bocsátanak ki, amelyek viszont már tökéletes méretűek ahhoz, hogy a James Webb észlelje ezeket"- fűzi hozzá a csillagász. A vízjég nem egyenletesen oszlik el ebben a rendszerben. A legtöbb jég a rendszernek azon a részén található, ami a legtávolabbra esik a csillagtól és ahol a leghidegebb hőmérséklet uralkodik.
"A törmelékkorong külső része több mint 20%-ban vízjégből áll" -mondja Chen Xie, a tanulmány vezető szerzője. A csillaghoz közelebbi területeket is megvizsgálva azonban már jóval kevesebb vízjeget találtak. A törmelékkorong középső területén az űrteleszkóp csak 8% vízjeget észlelt. Ebben a régióban valószínű, hogy a fagyott vízrészecskék valamivel gyorsabban keletkeznek mint ahogy megsemmisülnek. A csillaghoz legközelebb eső törmelékkorong területén a James Webb szinte már semmit sem észlelt. Valószínű, hogy a csillag ultraibolya fénye elpárologtatja a csillaghoz legközelebb fekvő törmelékgyűrű vízjegét. Az is lehetséges, hogy a planetezimálok néven ismert kőzetek zárták a fagyott vizet a belsejükbe, amit viszont a James Webb űrteleszkóp már nem tud megfigyelni.
Új perspektívák nyílhatnak a földönkívüli élet nyomainak keresésében
A tanulmányt jegyző tudóscsoport és még sok más kutató továbbra is a törmelékkorongokban és az aktívan formálódó bolygórendszerekben keresi és tanulmányozza majd a vízjeget a Tejútrendszerben. "A vízjég jelenléte elősegíti a bolygóképződést" - hangsúlyozza Chen Xie. A jeges anyagok végső soron olyan Föld-típusú bolygókra is eljuthatnak, amelyek néhány százmillió év alatt alakulhatnak ki az ehhez hasonló rendszerekben.
A felfedezés új perspektívát jelent a távoli csillagrendszerek exobolygóinak és a földönkívüli élet lehetőségeinek kutatásában. Mindez azért lehet jelentős, mert egyre több exobolygót azonosítanak a csillagászok a galaxisunkban, ami közelebb hozhatja az idegen élet jeleinek megtalálását is.
Extraszoláris planétáknak, vagy rövidítve exobolygóknak nevezzük azokat a hideg égitesteket, amelyek a Naprendszeren kívüli csillagrendszerekben találhatók. Az exobolygók létezése évszázadokon át csak tudományos hipotézisnek számított. Az első exobolygókat az 1990-es évek elején tudták azonosítani. A csillagászati műszerek és az észlelési technikák folyamatos fejlődésének köszönhetően egyre több exobolygó válik ismertté. A NASA Exoplanet Archive listája 2025. január 25-én már 5832 exobolygót tartott nyilván, és ezek száma folyamatosan növekszik.
A kutatók a HD 181327-et és rendszerét a James Webb űrteleszkóp NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) műszerének segítségével figyelték meg, ami szuperérzékeny azokra a rendkívül halvány porszemcsékre is, amelyeket csak az űrből lehet észlelni. A James Webb űrteleszkóp napjainkban a világ első számú űrtudományi obszervatóriumának számít. E páratlan teljesítményű űrtávcső segítségével a Naprendszer újabb titkait fejthetjük meg, de a James Webb minden korábbinál nagyobb kitekintést biztosít más távoli világokra csakúgy, mint az univerzum titokzatos szerkezetére és a világegyetem eredetének rejtélyére, valamint a benne elfoglalt helyünkre nézve.
A James Webb projekt egy olyan nemzetközi program, amelyet a NASA vezet a partnereivel, az Európai Űrügynökséggel (ESA), valamint a Kanadai Űrügynökséggel (CSA) együtt.
Miért számít jelentősnek a James Weeb űrteleszkóp legújabb felfedezése?
- mert először sikerült kimutatni fagyott és kristályos vízjeget egy távoli csillagrendszerben,
- mert ez új megvilágításba helyezi a Naprendszeren kívüli bolygórendszerek képződésével kapcsolatos ismereteinket,
- mert újabb támpontot nyújthat a földönkívüli élet lehetőségeinek kutatásához.
