Planety skaliste mogą tworzyć się w ekstremalnych warunkach
Astronomowie za pomocą Teleskopu Webba potwierdzili, że planety skaliste, zwykle występujące w regionach dysków protoplanetarnych o niskiej masie, mogą również tworzyć się w bardziej ekstremalnych warunkach.
Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do przeprowadzenia obserwacji wody i innych cząsteczek w wewnętrznych, skalisto-planetarnych obszarach dysku protoplanetarnego w jednym z najbardziej ekstremalnych środowisk w naszej galaktyce.
Są to pierwsze wyniki z programu eXtreme UV Environments (XUE) James Webb Space Telescope, który koncentruje się na charakterystyce dysków planetotwórczych w masywnych regionach gwiazdotwórczych. Regiony te są podobne do środowiska, w którym uformowała się większość znanych układów planetarnych. Zrozumienie wpływu środowiska na formowanie się planet jest ważne dla naukowców, aby uzyskać wgląd w różnorodność obserwowanych populacji egzoplanet. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Program XUE obejmuje łącznie 15 dysków protoplanetarnych w trzech obszarach Mgławicy Homar (znanej również jako NGC 6357), dużej mgławicy emisyjnej oddalonej od Ziemi o około 5 500 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Skorpiona. Mgławica Homar jest jednym z najmłodszych i najbliższych masywnych obiektów gwiazdotwórczych i jest gospodarzem jednych z najbardziej masywnych gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej.
Masywne gwiazdy są gorętsze, przez co emitują więcej promieniowania ultrafioletowego (UV). Może to powodować rozproszenie gazu, przez co oczekiwany czas życia dysku może wynosić nawet milion lat. Dzięki Webbowi astronomowie mogą teraz badać wpływ promieniowania UV na wewnętrzne obszary dysków protoplanetarnych wokół gwiazd takich jak nasze Słońce.
„Webb jest jedynym teleskopem o rozdzielczości przestrzennej i czułości umożliwiającej badanie dysków planetotwórczych w regionach formowania się masywnych gwiazd” –mówi María Claudia Ramírez-Tannus z Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech.
Astronomowie zamierzają scharakteryzować właściwości fizyczne i skład chemiczny planetotwórczych obszarów dysków, bogatych w skały, w Mgławicy Homar za pomocą spektrometru Webba o średniej rozdzielczości (MRS) instrumentu Mid-InfraRed Instrument (MIRI). Pierwsze wynik dotyczyły dysku protoplanetarnego o nazwie XUE 1, który znajduje się w gromadzie gwiazd Pismis 24. Z tego typu obiektów kosmicznych powstają planety skaliste.
„Tylko zakres długości fal MIRI i rozdzielczość spektralna pozwalają nam na zbadanie inwentarza molekularnego i warunków fizycznych ciepłego gazu i pyłu, w którym tworzą się planety skaliste” – tłumaczy Arjan Bik z Uniwersytetu Sztokholmskiego w Szwecji.
Ze względu na położenie w pobliżu kilku masywnych gwiazd w NGC6357, naukowcy spodziewają się, że XUE 1 była stale narażona na promieniowanie ultrafioletowe przez całe swoje życie. Jednak w tym ekstremalnym środowisku zespół wykrył szereg cząsteczek, które są budulcem planet skalistych.
„Odkryliśmy, że wewnętrzny dysk wokół XUE 1 jest niezwykle podobny do tych w pobliskich regionach gwiazdotwórczych. Wykryliśmy wodę i inne cząsteczki, takie jak tlenek węgla, dwutlenek węgla, cyjanowodór i acetylen. Znaleziona emisja była jednak słabsza niż przewidywały niektóre modele. Może to sugerować mały promień zewnętrznego dysku” – mówi Rens Waters z Radboud University w Holandii.
Astronomowie odkryli, że warunki panujące w wewnętrznym dysku przypominają te, które można znaleźć w dobrze zbadanych dyskach znajdujących się w pobliskich regionach gwiazdotwórczych, gdzie tworzą się tylko gwiazdy o niskiej masie. Sugeruje to, że planety skaliste mogą tworzyć się w znacznie szerszym zakresie środowisk niż wcześniej sądzono.
Emil Gołoś
