Uusi kuva paljastaa planeettojen synnyn salaisuudet

eso2312fi — Valokuvan julkistus, suomennos Pasi Nurmi

Euroopan eteläisen observatorion tänään julkaisemassa näyttävässä uudessa kuvassa näkyy viitteitä siitä, miten Jupiterin kaltaiset massiiviset planeetat voivat muodostua. Tutkijat ovat havainneet nuoren tähden lähellä olevia suuria pölykasaumia ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) ja ALMA-teleskoopin (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) avulla. Nämä ainekasaumat voivat romahtaa muodostaen jättiläisplaneettoja.

Kuvan keskellä on nuori tähti V960 Mon, joka sijaitsee yli 5 000 valovuoden etäisyydellä Yksisarvisen tähdistössä. Tähteä ympäröivästä pölyisestä materiasta voi muodostua planeettoja.

ESO:n VLT-teleskoopin Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, eli SPHERE-instrumentilla tehdyt havainnot on esitetty kuvassa keltaisella. Ne osoittavat, että nuorta tähteä kiertävä pölymateria on kerääntymässä yhteen monimutkaisten spiraalihaarojen sarjana, jotka ulottuvat Aurinkokuntaa laajemmalle alueelle.

Kuvan siniset alueet esittävät ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) otettua dataa. ESO on yksi ALMA:n kumppaneista. ALMA:n havaintoaineistolla päästää kurkistamaan syvemmälle spiraalihaarojen rakenteeseen, mikä paljastaa suuria pölykasaumia, jotka voivat kutistua ja romahtaa kasaan muodostaen Jupiterin kokoisia jättiläisplaneettoja gravitaatiohäriöiden "gravitational instability" kautta.

Kuva: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Weber et al.

"Tämä löytö on todella merkittävä, sillä se on ensimmäinen havainto nuoren tähden ympärillä olevista materiakasaumista, jotka voivat potentiaalisesti synnyttää jättiläisplaneettoja", sanoi Alice Zurlo, Chilen Universidad Diego Portalesin tutkija, joka oli mukana tekemässä havaintoja.

Tutkimus perustuu ESO:n VLT-teleskoopin Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, eli SPHERE-havaintolaitteella otettuun upeaan kuvaan, jossa V960 Mon tähteä ympäröivässä materiassa näkyy kiehtova yksityiskohta. Tämä nuori tähti sijaitsee yli 5 000 valovuoden etäisyydellä meistä Yksisarvisen tähdistössä. Kohde herätti tähtitieteilijöiden huomion, kun se yhtäkkiä kirkastui yli kaksikymmentä kertaiseksi vuonna 2014. SPHERE:n havainnot otettiin pian tämän kirkastumisen jälkeen, ja ne paljastivat, että V960 Mon:ia kiertävä materia on kerääntymässä yhteen monimutkaisten spiraalirakenteiden sarjana, jotka ulottuvat koko aurinkokuntaa suuremmalle alueelle.

Tämä havainto innosti tähtitieteilijöitä analysoimaan saman kohteen ALMA:lla tehtyjä arkistohavaintoja. ESO on yksi ALMA:n kumppaneista. VLT:n havainnoissa näkyy yleisesti tähteä ympäröivä pölyinen materia, kun taas ALMA voi kurkistaa syvemmälle sen rakenteeseen. "ALMA:n avulla saimme selville, että spiraalihaarat ovat pirstoutumassa, minkä seurauksena muodostuu ainekasaumia, joiden massat ovat planeettojen massan luokkaa", Zurlo sanoi.

Tähtitieteilijät uskovat jättiläisplaneettojen muodostuvan joko kasaantumalla (core accretion), jossa pölyhiukkaset kasaantuvat yhteen, tai gravitaation aiheuttamien häiriöiden (gravitational instability) kautta, jossa suuri määrä tähden ympärillä olevaa materiaa tiivistyy ja romahtaa. Vaikka tutkijat ovat aiemmin löytäneet todisteita ensimmäisestä skenaarioista, niin todisteet jälkimmäiselle ovat olleet vähäisiä.

"Kukaan ei ollut aikaisemmin nähnyt havainnoissa merkkejä todellisista gravitaation aiheuttamista häiriöistä planeettojen mittakaavassa", sanoi Chilen Santiagon yliopiston tutkija Philipp Weber, joka johti tänään The Astrophysical Journal Letters -lehdessä julkaistua tutkimusta.

"Tutkimusryhmämme on etsinyt merkkejä planeettojen muodostumisesta jo yli kymmenen vuoden ajan, emmekä voisi olla enemmän innoissamme tästä uskomattomasta löydöstä", kertoi tutkimusryhmän jäsen Sebastin Pérez Santiagon yliopistosta.

ESO:n instrumenttien avulla tähtitieteilijät pystyvät paljastamaan lisää yksityiskohtia tästä muodostumassa olevasta planeettajärjestelmästä, ja ESO:n ELT-teleskooppi (Extremely Large Telescope) tulee olemaan tässä avainasemassa. Kaukoputkea rakennetaan parhaillaan Chilen Atacaman autiomaassa. ELT pystyy havaitsemaan järjestelmää yksityiskohtaisemmin kuin koskaan aikaisemmin saaden siitä tärkeää tietoa. "ELT:n avulla pystymme havaitsemaan ainekasaumia ympäröivän materian monimutkaista kemiallista koostumusta, mikä lisää tietoamme sen materian koostumuksesta, josta potentiaaliset planeetat ovat muodostumassa", totesi Weber lopuksi.

Lisätietoa

Tässä esitelty tutkimus julkaistaan The Astrophysical Journal Letters (doi: 10.3847/2041-8213/ace186) -lehdessä.

Onko tällä eksoplaneetalla seuralainen samalla kiertoradalla?

eso2311fi — Tutkimustiedote / suom. FT Pasi Nurmi

 

Tässä kuvassa, joka on muodostettu ALMA-teleskoopin (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) kokoamasta aineistosta, näkyy nuori planeettakunta PDS 70, joka sijaitsee lähes 400 valovuoden päässä Maasta. Järjestelmän keskellä on tähti, jota kiertää planeetta PDS 70 b (merkitty kuvaan keltaisella ympyrällä). Tähtitieteilijät ovat havainneet samalla kiertoradalla kuin PDS 70b materiapilven (ympyröity keltaisella katkoviivalla), joka voi olla uuden planeetan rakennusmateriaa, tai jo muodostuneen planeetan jäänteitä. Kuvaa hallitseva rengasmainen rakenne on tähteä ympäröivä materiakiekko (circumstellar disc), josta muodostuu planeettoja. Tässä järjestelmässä on toinenkin planeetta PDS 70c, joka näkyy kuvassa kello kolmen suunnassa aivan kiekon sisäreunan vieressä.

Kuva: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) /Balsalobre-Ruza et al.

Tähtitieteilijät ovat löytäneet ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) kaukaista tähteä kiertävälle planeetalle mahdollisen seuralaisen (troijalaisen ^[1]). Tutkimusryhmä on havainnut materiakasaantuman, joka saattaa olla samalla kiertoradalla planeetan kanssa. Tämä voi heidän mukaansa olla uuden planeetan rakennusmateriaa tai jo muodostuneen planeetan jäänteitä. Jos havainto varmennetaan, niin se olisi vahvin todiste sille, että kaksi eksoplaneettaa voivat olla samalla kiertoradalla.

"Kaksi vuosikymmentä sitten ennustettiin, että teoriassa saman massaisten planeettojen parit saattavat olla samalla kiertoradalla. Nämä ovat niin sanottuja troijalais- tai saman kiertoradan planeettoja. Olemme ensimmäistä kertaa löytäneet todisteita tämän ajatuksen puolesta", kertoi Astronomy & Astrophysics -lehdessä tänään julkaistun tutkimusartikkelin tutkimusta johtanut Olga Balsalobre-Ruza Madridin astrobiologiakeskuksesta Espanjasta.

Troijalaiset, jotka ovat kivisiä kappaleita samalla kiertoradalla kuin planeetta, ovat omassa aurinkokunnassamme yleisiä. Tunnetuin esimerkki ovat Jupiterin troijalaiset asteroidit (yli 12 000 kivistä kappaletta), jotka ovat samalla kiertoradalla Auringon ympäri kuin itse planeetta. Tähtitieteilijät ovat ennustaneet, että troijalaisia ja erityisesti troijalaisplaneettoja, voi olla myös muiden tähtien kuin Aurinkomme kiertoradoilla, mutta todisteet niistä ovat vähäisiä. "Eksotroijalaiset (Aurinkokunnan ulkopuolella olevat troijalaisplaneetat) ovat tähän mennessä olleet kuin yksisarviset. Niitä on teoriassa olemassa, mutta kukaan ei ole koskaan havainnut niitä", sanoi astrobiologiakeskuksen vanhempi tutkija Jorge Lillo-Box.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt käyttänyt ALMA:a, jossa ESO on kumppanina, saadakseen tähän mennessä parhaimman havaintotodisteen siitä, että troijalaisia voisi olla olemassa PDS 70 -järjestelmässä. Tiedetään, että tällä nuorella tähdellä on kaksi jättiläismäistä Jupiterin kaltaista planeettaa: PDS 70b ja PDS 70c. Analysoimalla arkistoissa olevia tämän järjestelmän ALMA:n tekemiä havaintoja tutkimusryhmä havaitsi PDS 70b:n kiertoradalla olevan materiapilven alueella, jossa troijalaisten oletetaan olevan.  

Troijalaiset sijaitsevat niin sanotuilla Lagrangen-vyöhykkeillä, jotka ovat kaksi laajaa aluetta planeetan kiertoradalla, ja joille tähden ja planeetan yhteinen gravitaatio voi kaapata materiaa. Tutkiessaan näitä kahta PDS 70b:n kiertoradan aluetta tähtitieteilijät havaitsivat heikon signaalin toisesta niistä. Tämä viittaa siihen, että siellä saattaisi olla materiapilvi, jonka massa on jopa kaksi kertaa Kuun massan suuruinen.

Tutkimusryhmä uskoo, että tämä materiapilvi voisi olla tämän järjestelmän troijalaiset, tai se voisi olla muodostumassa oleva planeetta. "Kuka voisi kuvitella, että olisi kaksi maailmaa, joiden vuoden pituus olisi sama ja samat mahdollisuudet elämälle? Havaintomme on ensimmäinen todiste siitä, että tällainen maailma voisi olla olemassa", Balsalobre-Ruza sanoi. "Voimme kuvitella, että planeetta voi jakaa kiertoratansa tuhansien asteroidien kanssa kuten Jupiterin tapauksessa, mutta on hurjaa ajatella, että planeetat voisivat olla samalla kiertoradalla".

"Tutkimuksemme on ensimmäinen askel saman kiertoradan planeettojen etsimisessä niiden muodostumisen hyvin varhaisessa vaiheessa", sanoi astrobiologiakeskuksen vanhempi tutkija Nuria Huélamo. "Tämä avaa troijalaisten muodostumisessa uusia kysymyksiä, kuten kuinka ne kehittyvät ja kuinka yleisesti niitä eri planeettajärjestelmissä esiintyy?", lisäsi Itziar De Gregorio-Monsalvo, ESO:n Chilen tiedetoimiston johtaja, ja yksi tutkimuksessa mukana olleista.

Saadakseen lopullisen varmistuksen havainnoille tutkimusryhmän on odotettava ainakin vuoteen 2026, jolloin he pyrkivät käyttämään ALMA:a nähdäkseen liikkuvatko sekä PDS 70b, että sen sisaruspilvi kiertoradallaan tähden ympäri merkittävästi. "Tämä olisi läpimurto eksoplaneettojen havainnoissa", sanoi Balsalobre-Ruza.

"Tämän aiheen tulevaisuus on hyvin jännittävä, ja odotamme innolla vuodelle 2030 suunniteltuja laajennettuja ALMA:n havainto-ominaisuuksia. Ne parantavat merkittävästi teleskoopin mahdollisuuksia havaita monien muiden tähtien ympärillä olevia troijalaisia", totesi De Gregorio-Monsalvo lopuksi.

 

Huomautukset

[1] Kun Jupiterin kiertoradalla olevia asteroideja löydettiin ensimmäisen kerran, niin niille annettiin nimiä Troijan sodan sankarien mukaan. Nykyisin nimi troijalaiset kuvaa näiden kohteiden joukkoa.

 

Lisätietoa

Videopodcast

Tässä esitelty tutkimus on julkaistu Astronomy & Astrophysics -lehden artikkelissa.

 

Cheops havaitsi salaperäisiä lämpimiä mini-neptunuksia

ESAn eksoplaneettoja etsivä Cheops avaruusobservatorio vahvisti havainnoillaan neljän lämpimän eksoplaneetan olemassaolon, jotka kiertävät neljää eri tähteä Linnunradassamme. Näiden eksoplaneettojen koko on Maan ja Neptunuksen välillä, ja ne kiertävät tähtiään lähempänä kuin Merkurius Aurinkoa.

Tähän kaavioon on koottu tärkeimmät havaittujen mini-neptunuksien ominaisuudet, jotka ovat vahvistuneet useiden havaintojen avulla. Klikkaa kuvaa suuremmaksi!

Kuva ESA (Acknowledgement: work performed by ATG under contract for ESA), CC BY-SA 3.0 IGO.

Nämä niin kutsutut mini-neptunukset ovat erilaisia kuin mikään Aurinkokuntamme planeetta ja ne ovat ”puuttuva linkki" Maan kaltaisten ja Neptunuksen kaltaisten planeettojen välillä. Mini-neptunukset ovat yleisimpiä tunnetuista eksoplaneettatyypeistä, ja tähtitieteilijät ovat alkaneet löytää niitä yhä enemmän kirkkaita tähtiä kiertäviltä radoilta.

Mini-neptunukset ovat pienempiä, viileämpiä ja vaikeammin löydettävissä kuin niin sanotut kuumat jupiterit, joita on löydetty runsaasti. Vaikka kuumat jupiterit kiertävät tähteensä muutamassa tunnissa tai vuorokaudessa ja niiden pintalämpötila on tyypillisesti yli 1 000 °C, lämpimillä mini-neptunuksilla kestää kauemmin kiertää tähtiään ja niiden pintalämpötila on viileämpiä, vain noin 300 °C.

Ensimmäinen merkki näiden neljän uuden eksoplaneetan olemassaolosta löytyi NASAn TESS-avaruusobservatorion havainnoista. Tämä avaruusalus havaitsi kuitenkin vain 27 vuorokautta kutakin tähteä. Jokaiselta tähdeltä havaittiin vihje ylikulkuun – valon himmenemiseen planeetan kulkiessa tähtensä edestä. Jatketun tehtävänsä aikana TESS havaitsi uudelleen näitä tähtiä ja ylikulku havaittiin uudelleen, mikä viittaa planeettojen olemassaoloon.

Tutkijat laskivat todennäköisimmän kiertoradan ja suuntasivat Cheopsin samoihin tähtiin silloin, kun planeettojen ylikulku oli odotettavissa. Tämän hit-or-miss-menettelyn aikana Cheops pystyi mittaamaan kunkin eksoplaneetan ylikulun ja vahvistamaan niiden olemassaolon, löytämään niiden todelliset kiertoradat ja ottamaan seuraavan askeleen niiden karakterisoinnissa.

Neljän äskettäin löydetyn planeetan kiertoradat ovat 21 – 53 vuorokautta neljän eri tähden ympärillä. Niiden löytäminen on välttämätöntä, koska se tuo havaintomme tunnetuista eksoplaneetoista lähemmäksi pidempiä kiertoratoja, joita löydämme omasta Aurinkokunnastamme.

Yksi mini-neptunuksien vielä ratkaisemattomista kysymyksistä on, miten ne ovat muodostuneet. Tähtitieteilijät arvioivat, että niillä on rautakivinen ydin ja joiden ulkokerrokset ovat paksumpia mutta kevyempää materiaalia. Eri teoriat ennustavat erilaisia ​​ulkokerroksia: onko niissä syviä nestemäisen veden valtameriä, vety- ja heliumilmakehää vai puhdasta vesihöyryä?

Mini-neptunusten koostumuksen löytäminen on tärkeää tämän tyyppisen planeetan muodostumishistorian ymmärtämiseksi. Vettä sisältävät mini-neptunukset muodostuivat luultavasti kaukana planeettajärjestelmänsä jäisille alueilla ennen siirtymistä sisäänpäin, kun taas kiven ja kaasun yhdistelmät kertoisivat meille, että nämä planeetat pysyivät samassa paikassa muodostuessaan.

Uudet Cheopsin havainnot auttoivat määrittämään neljän eksoplaneetan säteen, kun taas niiden massa voitiin määrittää maanpäällisten teleskooppien havaintojen avulla. Planeetan massan ja säteen yhdistäminen antaa arvion sen kokonaistiheydestä.

Tiheys voi antaa vain ensimmäisen arvion rautakivisen ytimen massasta. Vaikka tämä uusi tieto tiheydestä on tärkeä askel eteenpäin mini-neptunuksen ymmärtämisessä, se ei sisällä tarpeeksi tietoa tehdäkseen johtopäätöksen ulkokerroksille.

Havaitut eksoplaneetat kiertävät kirkkaita tähtiä, mikä tekee niistä täydelliset ehdokkaat NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskoopin seurantahavainnoille tai ESAn tulevalle Ariel-obsrvatoriolle. Spektroskooppiset havainnot voisivat selvittää, mitä niiden ilmakehä sisältää ja antaa lopullisen vastauksen niiden ulkokerrosten koostumuksesta.

Täydellistä karakterisointia tarvitaan näiden kappaleiden muodostumisen ymmärtämiseksi. Näiden planeettojen koostumuksen tunteminen kertoo meille, millä mekanismilla ne muodostuivat varhaisissa planeettajärjestelmissä. Tämä puolestaan auttaa meitä ymmärtämään paremmin Aurinkokuntamme alkuperää ja kehitystä.

Tutkimukset julkaistiin neljässä julkaisussa:

Refined parameters of the HD 22946 planetary system and the true orbital period of the planet d’ by Z. Garai et al. is published in Astronomy & Astrophysics. https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202345943

‘Two Warm Neptunes transiting HIP 9618 revealed by TESS & Cheops’ by H. P. Osborn et al. is published in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. https://doi.org/10.1093/mnras/stad1319

‘TESS and CHEOPS Discover Two Warm Sub-Neptunes Transiting the Bright K-dwarf HD15906’ by A. Tuson et al. is published in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. https://doi.org/10.1093/mnras/stad1369

‘TOI-5678 b: a 48-day transiting Neptune-mass planet characterized with CHEOPS and HARPS’ by S. Ulmer-Moll et al. is published in Astronomy & Astrophysics. https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202245478

Betelgeuse on kirkastunut

Orion tähdistössä oleva punainen jättiläinen, Betelgeuse, on kirkastunut merkittävästi. Sen kirkkaus on kasvanut 1,56-kertaiseksi aikaisemmasta. Kirkkauden vaihtelu punaiselle jättiläistähdelle ei ole mitenkään uutta, sillä ennen tähden siirtymistä supernovaksi, sen rakenteessa ja kemiassa tapahtuu voimakkaita muutoksia.

Betelgeuse on tähtitaivaalla tavallisesti kymmeneksi kirkkain tähti. Kirkastumisen myötä sen sijoitus on siirtynyt kohti kärkeä ja on nyt seitsemänneksi kirkkain. Kuva ALMA – ESO/NAOJ/NRAO, E/O'Gorman/P.Kervella.

Betelgeuse oli viimeksi otsikoissa vuosina 2019 – 2020, jolloin sen kirkkaus himmeni noin 25 %. Tämä himmeneminen johtui tähdestä sinkoutuneesta pölypilvestä, joka himmensi tähden valon määrää epätavallisen runsaasti. Sittemmin pilvi on laajentunut ja tähden kirkkaus on palautunut. Tutkijoiden mukaan pölypilven sinkoutumiseen avaruuteen liittyy tähden jaksollisten värähtelyjen muutos. Betelgeusesta on havaittu 5,9 vuoden ja noin 400 vuorokauden jaksot, joista jälkimmäinen on nyt muuttunut noin 200 vuorokauden pituiseksi.

Betelgeusessa tapahtuvat kirkkauden muutokset liittyvät tähden viimeistä vaihetta, supernovaa, ennen esiintyviin muutoksiin. Tähti on punaisessa jättiläistähtivaiheessa, joka on seurausta heliumin fuusion käynnistymisestä. Betelgeusen massa on himan alle 20 auringonmassaa, ja ikä noin 8 miljoonaa vuotta. Suuresta massasta johtuen tähden rakenne poikkeaa Auringon rakenteesta siten, että vedyn fuusion aikana sen ydin oli konvektiivinen. Helium-fuusion alettu ytimen konvektiivisuus on päättynyt ja tähti on laajentunut. Heliumytimen ulkopuolella on vetykerros, joka myös fuusioituu niiltä osin kuin lämpötila ja paine se mahdollistavat.

Ennen supernovaa, ytimessä syntyy useita kerroksia, joissa fuusioituva alkuaineen ovat eri kerroksissa. Näitä aineita ovat syntymisjärjestyksessä: hiili (konvektiivinen kerros), happi, magnesium, pii ja rauta. Rautaa raskaampien alkuaineiden fuusioituminen ei vapauta energia, vaan vaatii energiaa, joten ytimen energian tuotanto päättyy. Tästä on seurauksena ytimen luhistuminen ja koko tähti siirtyy lyhyeen mutta erittäin näyttävään supernovavaiheeseen. Supernovassa ulkokerrokset sinkoutuvat avaruuteen mutta ydin luhistuu hyvin tiiviiksi neutronitähdeksi tai mustaksi aukoksi.

Vaikka supernova onkin hyvin nopea tapahtuma, sitä edeltävät vaiheet vaativat oman aikansa. Nyt havaittu Betelgeusen kirkastuminen ei ole merkki siitä, että supernovavaihe olisi tulossa lähivuosina. Tutkijat arvioivat, että supernovavaihe voi olla mahdollinen seuraavan 100 000 vuoden kuluessa, mutta ei varmastikaan meidän elinaikanamme. Nykyinen kirkastuminen himmenee normaalitasolle ehkä vuosikymmenen kuluessa. Tulevaisuudessa (myös meidän elinaikanamme) tulemme näkemää lisää sekä himmenemisiä että kirkastumisia.

Sitten kun Betelgeusen supernovavaihe käynnistyy, ihmiskunta, jos se on edelleen tällä pallollamme, on hyvin edullisessa asemassa havaitsemassa sitä. Tähti on vain noin 600 valovuoden etäisyydellä. Tämä etäisyys on riittävä, jotta supernovan haitalliset vaikutukset eivät ulotu tänne asti, mutta olemme riittävän lähellä yksityiskohtaiseen havainnointiin.

Betelgeusen himmenemisestä on kerrottu Avaruusmagasiinissa tässä artikkelissa ja uutinen himmenemisen syystä tässä artikkelissa.

Webb löysi vettä ja uuden mysteerin harvinaiselta pääasteroidivyöhykkeen komeetalta

NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskooppi on mahdollistanut kauan etsityn tieteellisen läpimurron. Webbin NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) -instrumentin avulla tähtitieteilijät ovat löytäneet vesihöyryä komeetan ympärillä pääasteroidivyöhykkeellä. Havainto vahvistaa sen, että vesi alkuperäisestä Aurinkokunnasta voi säilyä jäänä kyseisellä alueella. Veden onnistuneeseen havaitsemiseen liittyy kuitenkin uusi arvoitus: toisin kuin muissa komeetoissa, komeetta 238P/Readissa ei ollut havaittavaa hiilidioksidia.

Tämä kuva komeetta 238P/Readista on otettu NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskoopin NIRCam-instrumentilla (Near-Infrared Camera) 8. syyskuuta 2022. Siinä näkyy utuinen halo, jota kutsutaan komaksi, ja pyrstö, jotka ovat tyypillisiä komeetoille, toisin kuin asteroideille. Pölyinen koma ja pyrstö ovat seurausta jään höyrystymisestä, kun Aurinko lämmittää komeettaa. Kuva ESA.

"Kostea maailmamme, joka on täynnä elämää ja joka on, sikäli kuin tiedämme, ainutlaatuinen maailmankaikkeudessa, on mysteeri – emme ole varmoja, miten kaikki tämä vesi joutui tänne", sanoi Stefanie Milam, Webbin planeettojen apulaisprojektitutkija. "Veden jakautumisen historian ymmärtäminen Aurinkokunnassa auttaa meitä ymmärtämään muita planeettajärjestelmiä ja voisivatko ne olla matkalla isännöimään Maan kaltaista planeettaa", hän lisäsi.

Read on pääasteroidivyöhykkeen kohde, jolla on ajoittain koma ja pyrstö kuten komeetoilla. Asteroidivyöhykkeen komeetat itsessään ovat melko uusi luokitus, ja komeetta Read oli yksi kolmesta alkuperäisestä komeetasta, joita käytettiin luokan perustamiseen. Ennen sitä komeettojen uskottiin olevan peräisin Kuiperin vyöhykkeestä ja Oortin pilvestä, Neptunuksen kiertoradan takaa, missä niiden jäät voi säilyä kauempana Auringosta. Jäätynyt materiaali, joka höyrystyy lähestyttäessä Aurinkoa, kehittää komeetoille niiden koman ja pyrstön, mikä erottaa ne asteroideista. Tiedemiehet ovat pitkään spekuloineet, että vesijää voisi säilyä lämpimämmällä asteroidivyöhykkeellä Jupiterin kiertoradan sisällä, mutta lopullista näyttöä oli vaikea saada – Webbiin asti.

"Olemme aiemmin nähneet päävyöhykkeellä kohteita, joilla on kaikki komeettojen ominaisuudet, mutta vain näiden Webbin tarkan spektritietojen perusteella voimme sanoa, että kyllä, vesijää on ehdottomasti se, joka luo tämän vaikutuksen", selitti tähtitieteilijä Michael Kelley. Marylandin yliopistosta, tutkimuksen johtava kirjoittaja.

"Webin Read-havainnoilla voimme nyt osoittaa, että varhaisen Aurinkokunnan vesijää voi säilyä asteroidivyöhykkeellä", Kelley sanoi.

Taiteilijan näkemys komeetta 238P/Readistä.  Pääasteroidivyöhykkeen komeetasta vesijää höyrystyy (sublimoituu), kun se kiertoradallaan lähestyy Aurinkoa. Tämä on merkittävää, sillä sublimaatio erottaa komeetat asteroideista luoden niiden erottuvan pyrstön ja utuisen halon eli koman. NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskoopin vesihöyryn havaitseminen Readistä on tärkeä vertailukohta asteroidivyöhykkeen komeettojen tutkimuksessa ja laajemmassa tutkimuksessa maan runsaan veden alkuperästä. Kuva ESA.

Hiilidioksidin puuttuminen oli suurempi yllätys. Tyypillisesti hiilidioksidi muodostaa noin 10 prosenttia komeetan haihtuvasta aineesta, joka voi helposti höyrystyä lämmön vaikutuksesta. Tiederyhmä esittää kaksi mahdollista selitystä hiilidioksidin puutteelle. Yksi mahdollisuus on, että Readissa oli hiilidioksidia muodostuessaan, mutta se on menettänyt sen lämmön vaikutuksesta.

"Pitkäaikainen asteroidivyöhykkeellä oleminen voisi tehdä sen - hiilidioksidi höyrystyy helpommin kuin vesijää ja voi sublimoitua miljardeissa vuosissa", Kelley sanoi. Vaihtoehtoisesti, hän sanoi, Read on saattanut muodostua Aurinkokunnan erityisen lämpimään taskuun, jossa hiilidioksidia ei ollut saatavilla.

Seuraava askel on laajentaa tutkimus muihin kohteisiin, jotta nähtäisiin, miten muut asteroidivyöhykkeen komeetat vertautuvat toisiinsa, sanoo tähtitieteilijä Heidi Hammel Astronomian yliopistojen liitosta (AURA). "Nämä kohteet asteroidivyöhykkeellä ovat pieniä ja himmeitä, ja Webbin avulla voimme vihdoin nähdä, mitä niillä tapahtuu, ja tehdä johtopäätöksiä. Puuttuuko myös muilta asteroidivyöhykkeen komeetoista hiilidioksidia? Joka tapauksessa se on jännittävää saada selville”, Hammel sanoi.

Stefanie Milam kuvittelee mahdollisuuksia tuoda tutkimus vielä lähemmäs kotia. "Nyt kun Webb on vahvistanut, että vettä on säilynyt yhtä lähellä kuin asteroidivyöhyke, olisi mielenkiintoista seurata tätä löytöä näytteenottotehtävällä ja oppia, mitä muuta päävyöhykkeen komeetat voivat kertoa meille."

Tutkimus on julkaistu Nature -lehdessä (maksumuuri).