Tidigare har rymdteleskopet James Webb observerat tecken på vatten i planetsystemet PDS 70, men frågan om hur vattnet hamnade där har varit obesvarad. I en ny studie vid Lunds universitet har forskare funnit tecken för exokometer i PDS 70, som kan vara en möjlig lösning till vattenmysteriet.
PDS 70 är ett ungt planetsystem 370 ljusår från jorden. Stjärnan är omgiven av en protoplanetär skiva, som är hemvist för två exoplaneter: PDS 70b och PDS 70c. Observationen av PDS 70b var den första direkta observationen någonsin av en protoplanet – alltså att man direkt observerat det svaga ljuset från exoplaneten när den bildas.
År 2023 rapporterades observationer av vatten i PDS 70-systemet med hjälp av rymdteleskopet James Webb, men hur vattnet hamnat där har sedan dess förblivit ett mysterium. Det finns flera hypoteser om hur vatten kan uppstå i ett sådant planetsystem: det kan bildas i själva systemet via kemiska reaktioner, eller transporteras med damm och andra objekt utifrån systemet. I en studie från Lunds universitet, ledd av forskaren Aline Novais, undersökte de om en del av vattnet kunde ha transporterats till PDS 70 med hjälp av exokometer från den yttre delen av skivan.
– Vi ser tecken på att kometer passerar framför stjärnan, och att dessa kometer sannolikt har sitt ursprung i den yttre skivan och färdas inåt. Detta är kopplat till vattentransport eftersom tecken på vattenånga har hittats tidigare i data från James Webb. Vår studie visar att kometer kan vara ansvariga för att transportera vatten från systemets yttre till inre regioner, vilket liknar vad man tror hände i det tidiga solsystemet, säger Aline Novais.
Studera exoplaneters ljus
Exokometer är små objekt bestående av stoft och is, som kretsar kring andra stjärnor än solen. När en exokomet närmar sig stjärnan hettas den upp och dess materia övergår från frusen form direkt till gas. Forskare kan observera exokometer genom att de passerar framför sin stjärna, en så kallad transit, vilket tillfälligt blockerar en del av ljuset från stjärnan. Under en sådan transit kommer gasen från kometerna att absorbera vissa våglängder av stjärnans ljus, vilka forskare observerar som absorptionslinjer.
Aline Novais och forskargruppen kunde se stora variationer i absorptionslinjerna över tid, framförallt hos ämnet natrium, vilket tyder på att absorptionslinjerna är resultatet av exokometer som rör sig snabbt. Aline Novais säger att upptäckten av de varierande natriumabsorptionslinjerna kom som en överraskning, och tillade att variationen i absorptionslinjerna över flera dagar var omisskännlig.
Att studera exokometer är ingen lätt uppgift. Aline Novais förklarar att den största utmaningen med studien är att passager av exokometer är oförutsägbara. En annan utmaning är att kunna utesluta andra förklaringar till variationen i absorptionslinjerna som inte kommer från exokometer.
– Att vår stjärna är en mycket ung T Tauri-stjärna var en utmaning, eftersom T Tauri-stjärnor har stora variationer och skivor runt sig, så vi var tvungna att gräva djupt i alla möjliga förklaringar till variationerna i absorptionslinjerna vi såg, säger Aline Novais.
De är dock inte färdiga med att studera PDS 70-systemet.
– Vi hoppas kunna förstå mer om hur planetsystem bildas och hur materia transporteras över systemet. Våra nästa steg är att försöka karakterisera exokometernas banor i PDS 70 så bra som möjligt, genom att övervaka stjärnan för att bestämma frekvensen av exokomethändelser i systemet.
Aline Novais tillägger att detta kommer att hjälpa dem att förstå exakt var dessa kometer kommer ifrån och vilka mekanismer som driver dem in i sådana excentriska banor.
– Vi kommer också att försöka hitta samma varierande absorptionslinjer från andra metaller i samband med exokometer, och förhoppningsvis även flyktiga ämnen, för att försöka hitta sambandet den har med vattenångan i den inre delen av planetsystemet, för att ta reda på om vattnet transporterades dit och i så fall hur.
