_ Telescopul spațial James Webb surprinde sfârșitul formării planetelor

Telescopul spațial James Webb (JWST) îi ajută pe oamenii de știință să descopere modul în care se formează planetele, îmbunătățind înțelegerea locurilor lor de naștere și a discurilor circumstelare din jurul stelelor tinere.

În o lucrare publicată în The Astronomical Journal, o echipă de oameni de știință, condusă de Naman Bajaj de la Universitatea din Arizona și care include dr. Uma Gorti de la Institutul SETI, imagini pentru prima dată vânturi de pe un vechi disc care formează planete (încă foarte tânăr). față de soare) care își dispersează activ conținutul de gaz. Discul a mai fost fotografiat înainte, dar vânturile de pe discuri vechi nu. Este important să știm când gazul se dispersează, deoarece limitează timpul rămas pentru planetele în curs de dezvoltare pentru a consuma gazul din jur.

În centrul acestei descoperiri se află observarea lui TCha, o stea tânără (relativă la soare) învăluit de un disc de erodare remarcabil pentru spațiul său vast de praf, cu o rază de aproximativ 30 de unități astronomice. Pentru prima dată, astronomii au fotografiat gazul care se dispersează (alias vânturile) folosind cele patru linii ale gazelor nobile neon (Ne) și argon (Ar), dintre care una este prima detectare pe un disc care formează planete. Imaginile lui [Ne II] arată că vântul vine dintr-o regiune extinsă a discului.

Echipa, care sunt toți membri ai unui program JWST condus de Ilaria Pascucci (Universitatea din Arizona), este sunt, de asemenea, interesați să știe cum are loc acest proces, astfel încât să poată înțelege mai bine istoria și impactul asupra sistemului nostru solar.

„Aceste vânturi ar putea fi conduse fie de fotoni stelari de înaltă energie (lumina stelei), fie de câmpul magnetic care țese discul care formează planetele”, a spus Bajaj.

Dr. Gorti de la Institutul SETI efectuează cercetări privind dispersarea discurilor de zeci de ani, iar împreună cu colegul ei, a prezis emisia puternică de argon pe care JWST a detectat-o ​​acum. Ea este „încântată să poată, în sfârșit, să dezlege condițiile fizice ale vântului pentru a înțelege cum se lansează.”

Sistemele planetare precum sistemul nostru solar par să conțină mai multe obiecte stâncoase decât cele bogate în gaze. În jurul soarelui nostru, acestea includ planetele interioare, centura de asteroizi și centura Kuiper. Dar oamenii de știință știu de mult timp că discurile care formează planetele încep cu o masă de 100 de ori mai mare în gaz decât în ​​solide, ceea ce duce la o întrebare presantă: când și cum părăsește cea mai mare parte a gazului din disc/sistem?

În timpul etapelor foarte timpurii ale formării sistemului planetar, planetele se unesc într-un disc rotativ de gaz și praf minuscul în jurul tinerei stele. Aceste particule se adună împreună, formându-se în bucăți din ce în ce mai mari numite planetezimale. În timp, aceste planetezimale se ciocnesc și se lipesc împreună, formând în cele din urmă planete. Tipul, dimensiunea și locația planetelor care se formează depind de cantitatea de material disponibilă și de cât timp rămâne pe disc. Deci, rezultatul formării planetei depinde de evoluția și dispersarea discului.

Același grup, într-o altă lucrare condusă de Dr. Andrew Sellek de la Observatorul Leiden, a efectuat simulări ale dispersării conduse de fotonii stelari pentru a diferenția între cei doi. Ei compară aceste simulări cu observațiile reale și constată că dispersarea de fotoni stelari de înaltă energie poate explica observațiile și, prin urmare, nu poate fi exclusă ca posibilitate.

Dr. Sellek a descris cum „măsurarea simultană a tuturor celor patru linii de către JWST s-a dovedit crucială pentru stabilirea proprietăților vântului și ne-a ajutat să demonstrăm că sunt dispersate cantități semnificative de gaz.”

Pentru a pune acest lucru în context. , cercetătorii calculează că masa care se dispersează în fiecare an este echivalentă cu cea a lunii. O lucrare însoțitoare, în prezent în curs de revizuire de The Astronomical Journal, va detalia aceste rezultate.

Linia [Ne II] a fost descoperită pentru prima dată în direcția mai multor discuri care formează planete în 2007 cu Telescopul Spațial Spitzer și a fost identificată în curând ca un trasor al vântului de către conducătorul de proiect, prof. Pascucci de la Universitatea din Arizona; acest lucru a transformat eforturile de cercetare concentrate pe înțelegerea dispersării gazelor pe disc. Descoperirea [Ne II] rezolvată spațial și prima detectare a [Ar III] folosind JWST ar putea deveni următorul pas către transformarea înțelegerii noastre a acestui proces.

„Am folosit mai întâi neonul pentru a studia planeta- formând discuri în urmă cu mai bine de un deceniu, testând simulările noastre computaționale cu datele de la Spitzer și cu noile observații pe care le-am obținut cu ESO VLT”, a declarat profesorul Richard Alexander de la Universitatea din Leicester, Școala de Fizică și Astronomie. Am învățat multe, dar acele observații nu ne-au permis să măsurăm cât de multă masă pierdeau discurile. Noile date JWST sunt spectaculoase, iar capacitatea de a rezolva vânturile de disc în imagini este ceva ce nu m-am gândit niciodată că ar fi posibil. Cu mai multe observații ca aceasta încă de urmat, JWST ne va permite să înțelegem sistemele planetare tinere ca niciodată.”

În plus, grupul a descoperit, de asemenea, că discul interior al lui T Cha evoluează pe o perioadă foarte scurtă. intervale de timp de decenii; ei constată că spectrul JWST al lui T Cha diferă de spectrul Spitzer anterior. Potrivit lui Chengyan Xie de la Universitatea din Arizona, autorul principal al acestei lucrări în curs, această nepotrivire ar putea fi explicată printr-un disc interior mic, asimetric. care și-a pierdut o parte din masa în doar 17 ani. Împreună cu celelalte studii, acest lucru sugerează, de asemenea, că discul T Cha este la sfârșitul evoluției sale.

Xie adaugă: „S-ar putea să putem să asistăm la dispersarea întregii mase de praf din discul interior al lui T Cha în timpul vieții noastre.”

Implicațiile acestor descoperiri oferă noi perspective asupra interacțiunilor complexe care duc la dispersarea gazului și a prafului, critice pentru Formarea planetelor Înțelegând mecanismele din spatele dispersării discurilor, oamenii de știință pot prezice mai bine liniile temporale și mediile favorabile nașterii planetelor. Munca echipei demonstrează puterea JWST și stabilește o nouă cale înainte în explorarea dinamicii formării planetelor și a evoluției discurilor circumstelare.

Datele folosite în această lucrare au fost achiziționate cu instrumentul JWST/MIRI prin intermediul General Programul Observatori Ciclul 1 PID 2260 (PI: I. Pascucci). Echipa de cercetare include Naman Bajaj (student absolvent), Prof. Ilaria Pascucci, Dr. Uma Gorti, Prof. Richard Alexander, Dr. Andrew Sellek, Dr. Jane Morrison, Prof. Andras Gaspar, Prof. Cathie Clarke, Chengyan Xie (absolvent). student), dr. Giulia Ballabio și Dingshan Deng (student absolvent).

(Fluierul)