Tisková zpráva

Sníh v rodícím se planetárním systému

Sněžná čára pro tvorbu planet a komet

18. července 2013

Ve vzdáleném mladém planetárním systému byla vůbec poprvé zaznamenána sněžná čára, hranice, za kterou se daná sloučenina vyskytuje jen ve formě ledu. Tato sněžná čára byla pozorována v okolí hvězdy slunečního typu TW Hydrae. Objev by nám mohl přinést nové informace o vzniku planet a komet, o podmínkách které určují jejich složení a tedy i historii Sluneční soustavy. Výsledky byly zveřejněny v odborném časopise Science Express.

Astronomové využívající radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) poprvé v historii pořídili snímek takzvané sněžné čáry v mladém planetárním systému. Na planetě Zemi sněžná čára označuje nadmořskou výšku, ve které jsou teploty tak nízké, že vzdušná vlhkost vymrzá ve formě sněhu. Velmi nápadná je tato hranice v horách, kde je dobře pozorovatelné rozhraní mezi kameny a sněhem pokrytým povrchem.

Sněžná čára v okolí mladých hvězd se analogicky vyskytuje ve vzdálených chladných oblastech prachoplynného disku, ve kterém se formují planety. Se zvětšující se vzdáleností od hvězdy teplota v disku klesá. V určitém místě klesne teplota natolik, že voda vymrzne do podoby ledu. Tak vzniká první sněžná čára. Teplota však se vzdálenosti od hvězdy i nadále klesá, takže postupně mohou vymrzat i další exotičtější sloučeniny jako třeba oxid uhličitý (CO2), metan (CH4) nebo oxid uhelnatý (CO). Tyto různé druhy ledu poskytují prachovým částicím povrchový přilnavý povlak, který jim umožňuje hrát velmi důležitou úlohu při formování základních stavebních kamenů planet a komet. Díky tomuto „lepidlu“ se totiž zrnka mohou slepovat do větších útvarů, které se nerozbíjejí tak snadno při dalších srážkách. Led navíc zvyšuje množství dostupné hmoty v pevném skupenství a tím se výrazně zvyšuje rychlost vzniku planet.

Každá sněžná čára – pro vodu, CO2, metan a CO – by mohla být spojena se vznikem určitého typu objektů [1]. V planetárních systémech podobných Sluneční soustavě odpovídá poloha sněžné čáry vody vzdálenosti mezi planetami Mars a Jupiter, sněžná čára oxidu uhličitého leží za drahou planety Neptun.  

Hranice zachycená při pozorování 175 světelných let vzdálené hvězdy TW Hydrae pomocí teleskopu ALMA odpovídá sněžné čáře oxidu uhelnatého. Astronomové se domnívají, že tento rodící se planetární systém má velmi podobné vlastnosti, jako měla Sluneční soustava, když byla jen několik milionů let stará.

Teleskop ALMA nám poskytl první skutečný snímek sněžné čáry u mladé hvězdy. Je to mimořádně významné pozorování, protože přináší opravdu důležité informaci o raných fázích vývoje Sluneční soustavy,“ říká  Chunhua Qi (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), jeden z dvojice hlavních autorů článku. „Nyní můžeme přímo vidět doposud skryté detaily zamrzlých vzdálených oblastí v planetárním systému podobném tomu našemu.“

Přítomnost sněžné čáry oxidu uhelnatého však může mít mnohem závažnější důsledky než jen vznik planet. Oxid uhelnatý je totiž velmi důležitý při vzniku metanolu, který patří k základním stavebním kamenům složitějších organických molekul nezbytných pro vznik a vývoj života. Pokud komety tento materiál dopraví na rodící se planety zemského typu, obohatí je tím o látky potřebné k vývoji života. 

Až dosud se nikdy sněžné čáry zaznamenat nepodařilo, protože se vždy nacházejí v relativně úzké oblasti v rovině protoplanetárního disku, takže jejich přesnou polohu a rozlohu nebylo možné přesně určit. V místě sněžné čáry nad a pod rovinou disku totiž přímé záření hvězdy zabraňuje vzniku ledu. Vysoká koncentrace plynu a prachu v rovině disku poskytuje nutnou ochranu vzdálenějších oblastí před zářením, a díky tomu mohou oxid uhelnatý a další plyny ochladnout a zmrznout.   

Členům tohoto týmu se však podařilo pomocí malého triku nahlédnout do nitra disku, kde se led oxidu uhelnatého vytvořil.  Místo toho, aby hledali sníh – který není možné pozorovat přímo – pátrali po molekule N2H+ (známé jako diazenylium), která intenzivně vyzařuje na milimetrových vlnových délkách, a je proto výborným cílem právě pro teleskop ALMA. Tato křehká molekula se však snadno rozpadá za přítomnosti oxidu uhelnatého v plynném stavu. Ve větším množství je tedy možné ji nalézt pouze v oblastech, kdy již oxid uhelnatý vymrzl a nemůže již reagovat s molekulami N2H+. Podstatou detekce ledu oxidu uhelnatého je tedy výskyt molekul N2H+.

Unikátní citlivost a rozlišení dalekohledu ALMA astronomům umožnila vystopovat přítomnost a rozložení molekul N2H+. Ve vzdálenosti přibližně 30 AU od centrální hvězdy (třicetkrát dále než je Země od Slunce) nalezli ostrou hranici výskytu molekuly N2H+, která odpovídá poloze sněžné čáry oxidu uhelnatého v disku obklopujícím hvězdu TW Hydrae. Sněžná čára oxidu uhelnatého se nachází přesně v místě, kde byla teoreticky předpovězena – na vnitřním okraji prstence tvořeného molekulami N2H+.

Pro tato pozorování jsme použili pouze 26 antén z celkového konečného počtu 66 antén systému ALMA. Náznaky přítomností sněžných čar i u jiných hvězdy byly nalezeny i v dalších datech získaných pomocí ALMA. Jsme přesvědčeni, že budoucí pozorování prováděná již s celým polem radioteleskopů ALMA odhalí mnohé další a poskytne vzrušující pohled na formování a vývoj planet. Musíme jen počkat a uvidíme,“ dodává  Michiel Hogerheijde (Leiden Observatory, Nizozemí).

Poznámky

[1] Suché kamenné planety vznikají ve vnitřní části sněhové čáry vody (nejblíže hvězdy), v místech kde se vyskytuje pouze prach. Opačný extrém představují ledoví obři, kteří se vytvářejí za hranicí sněhové čáry oxidu uhelnatého.

Další informace

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA je společným projektem Evropy, Severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za Evropu financována ESO, za severní Ameriku NSF (National Science Foundation) ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a s NSC (National Science Council of Taiwan) a za východní Asii NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Výzkum byl prezentován v článku, který vyšel 18. července 2013 v odborném časopise Science Express.

Složení týmu: C. Qi (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), K. I. Öberg (Departments of Chemistry and Astronomy, University of Virginia, USA), D. J. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), P. d’Alessio (Centro de Radioastronomía y Astrofisica, Universidad Nacional Autónoma de Mexico, Mexico), E. Bergin (Department of Astronomy, University of Michigan, USA), S. M. Andrews (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), G. A. Blake (Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, USA), M. R. Hogerheijde (Leiden Observatory, Leiden, Netherlands) a E. F. van Dishoeck (Leiden Observatory, Leiden, Netherlands; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Německo.).

Qi a Öberg jsou hlavními spoluautory této práce.

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

  • více informací o ALMA
  • snímky teleskopu ALMA
  • tisková zpráva NRAO
  • tisková zpráva CfA

Kontakty

Chunhua Qi
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Mass., USA
Tel.: +1 617 495 7087
Email: cqi@cfa.harvard.edu

Michiel Hogerheijde
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel.: +31 6 4308 3291
Email: michiel@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Anežka Srbljanović (press contact Česko)
ESO Science Outreach Network a Astronomical Institute of Czech Academy of Sciences
Tel.: +420 323 620 116
Email: eson-czech@eso.org

Connect with ESO on social media

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1333. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.

O zprávě

Tiskové zpráva č.:eso1333cs
Jméno:TW Hydrae
Typ:Milky Way : Star : Circumstellar Material
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2013Sci...341..630Q

Obrázky

Představa sněžné čáry kolem hvězdy TH Hydrae
Představa sněžné čáry kolem hvězdy TH Hydrae
Snímek sněžné čáry oxidu uhelnatého v systému TW Hydrae získaný teleskopem ALMA
Snímek sněžné čáry oxidu uhelnatého v systému TW Hydrae získaný teleskopem ALMA
Srovnání sněžné čáry u hvězdy HW Hydrae a Sluneční soustavy
Srovnání sněžné čáry u hvězdy HW Hydrae a Sluneční soustavy

Pošlete nám komentář!
Subscribe to receive news from ESO in your language
Accelerated by CDN77
Terms & Conditions
Cookie Settings and Policy

Our use of Cookies

We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

ESO Cookies Policy


The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.

This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.

What are cookies?

Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.

Categories of cookies we use

Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.

Matomo Cookies:

This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.

On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.

Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.

YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.

Cookies can also be classified based on the following elements.

Regarding the domain, there are:

As for their duration, cookies can be:

How to manage cookies

Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.

In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:

Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.

You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).

Updates to the ESO Cookies Policy

The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.

Additional information

For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.

As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.