Is förstörs i unga solsystem

Illustration av en möjlig planet (uppe till vänster) omgiven av stoftband i restmaterialskivan runt stjärnan Beta Pictoris (uppe till höger). Credit: Kouji Kanba, ISAS/JAXA.

En ny studie vid Stockholms observatorium visar att strålning från stjärnan kan stråla sönder vattenis även i de yttre, kallare delarna av cirkumstellära skivor.

Vår planet bildades av stoft som kretsade runt solen under dess tidiga utvecklingsstadie, när en cirkumstellär skiva av gas och stoft uppkom. Sådana skivor har under senare år även upptäckts runt andra stjärnor. Återspeglar de vårt eget solsystems förflutna? Denna fråga har satt igång intensiva studier av stoftskivor runt andra stjärnor.

En viktig egenskap i det här sammanhanget är sammansättningen av fast material i dessa skivor. Spektroskopiska observationer har avslöjat att det finns silikater i vissa skivor. Andra beståndsdelar är svårare att observera direkt och står därför öppna för spekulationer. I den konventionella bilden antas att stenigt material dominerar den inre delen av en cirkumstellär skiva, medan kornen i de yttre delarna av skivan är isigare. Anledningen till detta är att isen, som förväntas huvudsakligen bestå av vatten, lätt förångas av hettan från den närliggande stjärnan. Detta begränsar den region där is kan överleva till de yttre, kallare delar av skivan.

En ny artikel av Grigorieva et al. visar att isen, under vissa förutsättningar, kanske inte kan överleva ens i dessa avlägsna områden. Under det sena stadiet av skivutvecklingen blir skivan genomskinlig för strålningen från stjärnan. Energirik ultraviolett strålning, som tränger igenom skivan ut till stora avstånd, kan effektivt stråla bort blottlagd vattenis i en process som kallas fotosputtring eller fotodesorption. När analysen applicerades på det arketypiska restmaterialskivsystemet Beta Pictoris, visade det sig att det fasta materialet i just detta system inte kan innehålla en betydande andel vattenis, ens om det döljs i stora objekt. I ett restmaterialskivsystem, lik det runt Beta Pictoris, mals stora stenar hela tiden ner till stoft, så att nya ytor av is skulle bli sårbara för fotosputteringsprocessen. Denna process skulle producera syre i en takt så hög att det skulle motsäga observerade halter av syre i skivan. Huvudslutsatsen är att vattenis inte kan vara en dominant beståndsdel av stoftet i Beta Pictoris. Arbetet visar att det är möjligt att sätta begränsningar på sammansättningen av stoft i avlägsna system genom teoretiska modeller kombinerat med laboratoriedata.