Каменистые экзопланеты образуются в экстремальных условиях
Международная группа астрономов использовала космический телескоп Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA, чтобы впервые наблюдать воду и другие молекулы во внутренних, скалистых областях, образующих планеты, в одной из самых экстремальных сред нашей галактики. Эти результаты позволяют предположить, что условия для формирования каменистых планет, обычно встречающиеся в дисках областей звездообразования с малой массой, могут также возникать в областях формирования массивных звезд и, возможно, в более широком диапазоне сред. Это первые результаты программы космического телескопа Джеймса Уэбба eXtreme UV Environments (XUE), которая фокусируется на характеристике планетообразующего диска в регионах массивного звездообразования. Эти регионы, вероятно, представляют собой среду, в которой сформировалось большинство планетных систем. Понимание влияния окружающей среды на формирование планет важно для ученых, чтобы получить представление о разнообразии наблюдаемых популяций экзопланет.
Программа XUE нацелена в общей сложности на 15 дисков в трех областях туманности Лобстер (также известной как NGC 6357), большой эмиссионной туманности, расположенной примерно в 5500 световых годах от Земли в созвездии Скорпиона. Туманность Лобстер — один из самых молодых и ближайших комплексов массивного звездообразования, в котором расположены одни из самых массивных звезд в нашей галактике. Массивные звезды более горячие и, следовательно, излучают больше ультрафиолетового (УФ) излучения. Это может рассеять газ, в результате чего ожидаемое время жизни диска составит всего миллион лет. Благодаря Уэббу астрономы теперь могут изучать влияние УФ-излучения на внутренние области протопланетных дисков вокруг таких звезд, как наше Солнце, образующих скалистые планеты. «Уэбб — единственный телескоп с пространственным разрешением и чувствительностью для изучения планетообразующих дисков в регионах массивного звездообразования», — сказала руководитель группы Мария Клаудия Рамирес-Таннус из Института астрономии Макса Планка в Германии.
Астрономы стремятся охарактеризовать физические свойства и химический состав скалистых планетообразующих областей дисков в туманности Лобстер, используя спектрометр среднего разрешения Уэбба (MRS) Mid-InfraRed Instrument (MIRI). Этот первый результат сосредоточен на протопланетном диске XUE 1, который расположен в звездном скоплении Писмис 24. «Только диапазон длин волн и спектральное разрешение MIRI позволяют нам исследовать молекулярный состав и физические условия теплого газа и пыли, из которых формируются каменистые планеты», — сказал член команды Арьян Бик из Стокгольмского университета в Швеции. Из-за своего расположения рядом с несколькими массивными звездами в NGC6357 ученые ожидают, что XUE 1 на протяжении всей своей жизни постоянно подвергалась воздействию сильного ультрафиолетового поля. Тем не менее, в этой экстремальной среде команда все же обнаружила ряд молекул, которые являются строительными блоками каменистых планет. «Мы обнаружили, что внутренний диск вокруг XUE 1 удивительно похож на диск в близлежащих регионах звездообразования», — сказал член команды Ренс Уотерс из Университета Радбауд в Нидерландах.
«Мы обнаружили воду и другие молекулы, такие как окись углерода, диоксид углерода, цианистый водород и ацетилен. Однако обнаруженное излучение было слабее, чем предсказывали некоторые модели. Это может означать небольшой внешний радиус диска». «Мы были удивлены и взволнованы, потому что впервые эти молекулы были обнаружены в таких экстремальных условиях», — добавил Ларс Куиджперс из Университета Радбауд. Команда также обнаружила на поверхности диска небольшую, частично кристаллическую силикатную пыль. Считается, что это строительные блоки каменистых планет. Эти результаты являются хорошей новостью для формирования скалистых планет, поскольку научная группа обнаружила, что условия во внутреннем диске напоминают условия в хорошо изученных дисках, расположенных в близлежащих регионах звездообразования, где образуются только звезды малой массы. Это говорит о том, что каменистые планеты могут формироваться в гораздо более широком диапазоне сред, чем считалось ранее. Команда отмечает, что оставшиеся наблюдения программы XUE имеют решающее значение для установления общности этих условий. «XUE1 показывает нам, что условия для образования каменистых планет существуют, поэтому следующим шагом будет проверка, насколько это распространено», — говорит Рамирес-Таннус. «Мы будем наблюдать другие диски в том же регионе, чтобы определить частоту, с которой можно наблюдать эти условия».
