Разкрива тайните на скалистата планета в космическите краища

Астрономите откриват група от молекули, които са сред градивните елементи на скалисти планети.

Космосът е сурова среда, но някои области са по-сурови от други. Звездообразуващата област, известна като мъглявината Рак, е домакин на някои от най-масивните звезди в нашата галактика. Масивните звезди са по-горещи и следователно излъчват по-голямо количество ултравиолетова радиация. Тази ултравиолетова светлина облива планетообразуващите дискове около близките звезди. Астрономите очакват ултравиолетовото лъчение да разгради много химични молекули. Въпреки това, Космически телескоп Джеймс Уеб Открийте разнообразие от молекули в един от тези дискове, включително вода, въглероден оксид, въглероден диоксид, циановодород и ацетилен. Такива молекули са сред градивните елементи на скалистите планети.

Това е импресия на художник на млада звезда, заобиколена от протопланетарен диск, в който се образуват планети. Кредит: Esso

Космическият телескоп Webb разкрива, че скалисти планети могат да се образуват в екстремни среди

Международен екип от астрономи използва космическия телескоп Джеймс Уеб на НАСА, за да осигури първите наблюдения на вода и други молекули в скалистата, силно излъчвана вътрешност на планетите в една от най-екстремните среди в нашата галактика. Тези резултати предполагат, че условията за образуване на скалисти планети могат да възникнат в по-широк диапазон от възможни среди, отколкото се смяташе досега.

Първите резултати от програмата XUE

Това са първите резултати от космическия телескоп James Webb Extreme Ultraviolet (XUE), който е фокусиран върху характеризирането на планетообразуващи дискове (огромни, въртящи се облаци от газ, прах и парчета скала, където планетите се формират и еволюират) в масивни звезди. формиращи региони. Тези региони вероятно представляват средата, в която са се образували повечето планетарни системи. Разбирането на влиянието на околната среда върху формирането на планетата е важно за учените, за да получат представа за разнообразието от различни видове екзопланети.

Изследване на мъглявината Рак

XUE се насочва към общо 15 диска в три района на мъглявината Рак (известна също като NGC 6357), голяма емисионна мъглявина на около 5500 светлинни години от Земята в съзвездието Скорпион. Мъглявината Рак е един от най-новите и близки масивни звездообразуващи комплекси, в който се намират някои от най-масивните звезди в нашата галактика. Масивните звезди са по-горещи и следователно излъчват повече ултравиолетова радиация. Това може да разпръсне газа, което прави очаквания живот на диска толкова кратък, колкото милион години. Благодарение на Уеб астрономите вече могат да изследват ефекта на ултравиолетовото лъчение върху вътрешните земни планетообразуващи региони на протопланетни дискове около звезди като нашето Слънце.

Уникални уеб възможности

„Webb е единственият телескоп с пространствена разделителна способност и чувствителност за изучаване на планетообразуващи дискове в региони на масивно образуване на звезди“, каза ръководителят на екипа Мария Клаудия Рамирес Танос от Института за астрономия Макс Планк в Германия.

Астрономите се стремят да характеризират физическите свойства и химичния състав на регионите на планетообразуващи скалисти дискове в мъглявината Рак, използвайки спектрометри със средна разделителна способност на средноинфрачервения инструмент на Webb (MIRI). Този първи резултат се фокусира върху протопланетарен диск, наречен XUE 1, който се намира в звездния куп Pismis 24.

„Само обхватът на дължината на вълната на MIRI и спектралната разделителна способност ни позволяват да изследваме молекулярния инвентар и физическите условия на топлия газ и прах, където се образуват скалисти планети“, добави членът на екипа Арян Бек от Стокхолмския университет в Швеция.

Като се има предвид местоположението му близо до няколко масивни звезди в NGC 6357, учените очакват, че XUE 1 е била постоянно изложена на големи количества ултравиолетова радиация през целия си живот. Въпреки това, в тази екстремна среда, екипът все пак откри група от молекули, които образуват градивните елементи на земните планети.

„Ние открихме, че вътрешният диск около XUE 1 е забележително подобен на тези, открити в близките звездообразуващи региони“, каза членът на екипа Рейнс Уотърс от университета Radboud в Холандия. „Открихме вода и други молекули като въглероден оксид, въглероден диоксид, циановодород и ацетилен. Намерените емисии обаче бяха по-слаби, отколкото някои модели бяха предвидили. Това може да означава малък външен радиус на диска.“

Lars Kuijpers от университета Radboud добави: „Бяхме изненадани и развълнувани, защото това е първият път, когато тези молекули са открити при такива екстремни условия.“ Екипът откри и малък, частично кристализиран силикатен прах на повърхността на диска. Те се считат за градивните елементи за скалисти планети.

Последици за образуването на скалисти планети

Тези резултати са добра новина за образуването на скалисти планети, тъй като научният екип установи, че условията във вътрешния диск са подобни на тези в добре проучените дискове, открити в близките звездообразуващи региони, където се образуват само звезди с ниска маса. Това предполага, че скалисти планети могат да се образуват в много по-широк диапазон от среди, отколкото се смяташе досега.

Екипът посочва, че останалите наблюдения от програмата XUE са от решаващо значение за идентифициране на общи черти между тези състояния.

„XUE 1 ни показва, че съществуват условията, необходими за образуването на скалисти планети, така че следващата стъпка е да проверим колко често е това“, казва Рамирес-Танос. „Ще наблюдаваме други дискове в същата област, за да определим честотата, на която могат да се наблюдават тези условия.“

Тези резултати са публикувани в на Астрофизичен вестник.

Справка: „XUE: Молекулярна инвентаризация във вътрешната област на силно облъчен протопланетен диск“ от Мария Клаудия Рамирес-Танос, Ариан Бек, Ларс Куйперс, Рейнс Уотърс, Кристиан Гьобел, Томас Хенинг, Инга Камп, Томас Пребиш, Константин Ф. Гетман, Херман Чапаро, Пабло Куартас-Рестрепо, Алекс Д. Котър, Ерик Д. Вигилсън, Сиера Л. Грант, Томас Дж. Елена Саби, Беноа Табони, Андрю Дж. Уинтър, Анна Ф. Маклауд, Рой ван Бокел и Съркъс Е. Van Terwisja, 30 ноември 2023 г., на Astrophysical Journal Letters.
doi: 10.3847/2041-8213/ad03f8

Космическият телескоп Джеймс Уеб е водещата световна обсерватория за космическа наука. Уеб разрешава мистериите на нашата слънчева система, поглежда отвъд далечните светове около други звезди и изследва мистериозните структури и произхода на нашата вселена и нашето място в нея. WEB е международна ръководена програма НАСА Със своите партньори Европейската космическа агенция (ESA)Европейска космическа агенция) и Канадската космическа агенция.