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待望のレビューは、星間雲から居住可能な世界への水の旅を明らかにします

2021-04-12 14:28:47 | 宇宙生物学
星間に漂う水が岩石惑星に到着するには分子雲に取り込まれる前に塵の上に出来て、塵ごと分子雲に取り込まれて収縮して彗星として恒星近傍に降りてくる。以下、機械翻訳。
待望のレビューは、星間雲から居住可能な世界への水の旅を明らかにします
オランダの天文学者Ewinevan Dishoeck(オランダ、ライデン大学)は、国際的な同僚チームとともに、ハーシェル宇宙天文台のおかげで星間雲の水について私たちが知っているすべての概要を書いています。ジャーナルAstronomy&Astrophysicsに掲載された記事は、既存の知識を要約し、新しい、潜在的に居住可能な世界の水の起源に関する新しい情報を提供します。この記事は、今後20年間の参考資料として役立つことが期待されています。
(c)ESA / ALMA / NASA / LE Kristensen
星間空間で水がどのようにどこで形成され、最終的に地球のような惑星にどのように到達するかは、10年前にはよく理解されていませんでした。この理由の1つは、地上の望遠鏡で行われた観測が、私たち自身の大気中の水蒸気の影響を受けるためです。2009年、ESAは遠赤外線宇宙望遠鏡ハーシェルを発売しました。ハーシェルの主な目標の1つは、宇宙の水を研究することでした。ハーシェルは2013年まで使用されていました。特に重要なのは、「分子ハンター」としても知られる、オランダのリーダーシップの下で構築されたHIFI機器でした。近年、ハーシェルの水データに基づいて数十の科学論文が発表されています。現在、これらの結果は新しい洞察と組み合わされ、拡張されています。
新しい研究は、これまであまり注目されていなかった中間段階を含む、星形成プロセス全体にわたる水の旅について説明しています。この論文は、ほとんどの水が、冷たくて薄い星間雲の中の小さな塵の粒子上で氷として形成されていることを示しています。雲が崩壊して新しい星や惑星になると、この水は大部分が保存され、小石サイズの塵の粒子にすばやく固定されます。若い星の周りの回転ディスクでは、これらの小石が新しい惑星の構成要素を形成します。
さらに、研究者たちは、ほとんどの新しい太陽系は、数千の海を満たすのに十分な水で生まれると計算しています。Ewine van Dishoeck:「コップ一杯の水を飲むと、それらの分子のほとんどが45億年以上前に、私たちの太陽と惑星が形成された雲の中で作られていることに気付くのは魅力的です。」
初期のハーシェルの結果の多くは、形成中の星の近くで目立つように見られ、大量に生成される水蒸気に焦点を合わせていました。しかし、そのお湯は若い星からの強力な流出によって宇宙に失われます。レビューを書いている間、研究者たちは冷水蒸気と氷の化学についてますます洞察を得ました。たとえば、彼らは星間氷が層ごとに塵の粒子の上で成長することを示すことができました。彼らはこの結論を重水からの弱い信号(H2Oの代わりにHDOとD2O)に基づいています。
将来的には、研究者たちは、特に惑星系の形成において、宇宙でより多くの水を研究できるようになることを望んでいます。ただし、これには時間がかかる場合があります。ハーシェルに匹敵する次の宇宙望遠鏡は、2040年までに打ち上げられる予定です。EwinevanDishoeck:「「水望遠鏡」が2030年頃に宇宙に入る可能性がありましたが、そのプロジェクトはキャンセルされました。それは残念ですが、私たちのチームが水の概要を書くことは、特別な理由でした。そのようにして、新しいミッションがいつやってくるかについての集合的記憶があります。」
さらに、2021年の終わりに、ジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡が打ち上げられます。これには、欧米のパートナーシップによって構築されたMIRI機器が含まれ、これまで到達できなかった水のロードマップの一部を明らかにすることができます。MIRIは、ダストディスクの最も内側のゾーンで温水蒸気を検出できるようになります。共著者のMichielHogerheijde(ライデン大学とアムステルダム大学):「ハーシェルは、惑星形成ディスクが水氷に富んでいることをすでに示しています。MIRIを使用すると、地球のような惑星が形成される地域への道をたどることができます。 「」
チリのALMA望遠鏡は、地上から宇宙空間の水蒸気を観測することができます。これには、水線が地球の大気中の水線から離れた遠方の銀河の水が含まれます。共著者のLarsKristensen(デンマーク、コペンハーゲン大学)は、次のように付け加えています。「ハーシェルの遺産のおかげで、これらのALMAデータをより適切に解釈できます。」

ハーシェル宇宙望遠鏡について
ハーシェルは、NASAと協力して建設された欧州宇宙機関(ESA)の宇宙望遠鏡でした。そのHIFIおよびPACS機器は、水の研究に使用されました。HIFIは、オランダのSRON Netherlands Institute for Space Researchのリーダーシップの下、ヨーロッパ、カナダ、および米国の研究所と大学部門のコンソーシアムによって設計および構築され、ドイツ、フランス、および米国から多大な貢献がありました。PACS機器は、ドイツのマックスプランク地球外物理学研究所が主導するヨーロッパ中の研究所と大学のコンソーシアムによって開発されました。Ewine van Dishoeckは、WISHプログラム(Herschelによる星形成地域の水)で水研究を主導しました。

科学論文
星形成領域の水:ハーシェル分光法によって精査された雲から円盤までの物理学と化学。Ewine F. van Dishoeck etal。2021年に天文学と天体物理学で出版が承認されました[オリジナル| プレプリント]。
星間雲から居住可能な世界への水の旅。左上から右下へ:冷たい星間雲の中の水、流出のある若い星形成星の近く、原始惑星系円盤、彗星、太陽系外惑星の海。最初の3つの段階は、ハーシェル宇宙天文台でHIFI装置によって測定された水蒸気のスペクトルを示しています。この画像では、冷たい星間雲と原始惑星系円盤からの信号が、中央に形成されている若い星からの信号と比較して100倍誇張されています。(c)ESA / ALMA / NASA / LE Kristensen

科学論文:星形成領域の水:ハーシェル分光法で調べた雲から円盤までの物理学と化学


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