|
Запечатлели окончание формирования экзопланет
|
|
|
|
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) помогает ученым раскрыть, как формируются планеты, углубляя понимание мест их рождения и околозвездных дисков, окружающих молодые звезды. В статье, опубликованной в Astronomical Journal, группа ученых, возглавляемая Наманом Баджаджем из Университета Аризоны и включающая доктора Уму Горти из Института SETI, впервые получила изображения ветров со старого планетообразующего диска (все еще очень молодого относительно Солнца), который активно рассеивает свое излучение. содержание газа. Диск был сфотографирован ранее, но ветры со старых дисков - нет. Наше знание того, когда газ рассеивается, важно, поскольку это ограничивает время, оставшееся у зарождающихся планет для поглощения газа из окружающей среды. В основе этого открытия лежит наблюдение TCha, молодой звезды (относительно Солнца), окруженной разрушающимся диском, примечательным своей обширной пылевой щелью радиусом около 30 астрономических единиц.
|
|
|
|
Впервые астрономы получили изображение рассеивающегося газа (он же ветры), используя четыре линии благородных газов неона (Ne) и аргона (Ar), одна из которых впервые обнаружена в диске, формирующем планету. Изображения [Ne II] показывают, что ветер исходит из расширенной области диска. Команда, все участники программы JWST, возглавляемой Иларией Паскуччи (Университет Аризоны), также заинтересована в том, чтобы узнать, как происходит этот процесс, чтобы они могли лучше понять историю и влияние на нашу Солнечную систему. "Эти ветры могут быть вызваны либо высокоэнергетическими звездными фотонами (светом звезды), либо магнитным полем, которое оплетает планетообразующий диск", - сказал Баджадж. Доктор Горти из Института SETI десятилетиями проводила исследования рассеяния диска, и вместе со своим коллегой она предсказала сильное излучение аргона, которое сейчас обнаружил JWST. Она "взволнована тем, что наконец-то сможет разобраться в физических условиях ветра, чтобы понять, как они запускаются".
|
|
|
Планетные системы, подобные нашей Солнечной, по-видимому, содержат больше скалистых объектов, чем богатых газом. Вокруг нашего Солнца к ним относятся внутренние планеты, пояс астероидов и пояс Койпера. Но ученым давно известно, что планетообразующие диски изначально содержат в 100 раз больше массы газа, чем твердых тел, что приводит к насущному вопросу: когда и как большая часть газа покидает диск/систему? На самых ранних стадиях формирования планетной системы планеты объединяются во вращающийся диск из газа и крошечной пыли вокруг молодой звезды. Эти частицы собираются вместе, образуя все более крупные куски, называемые планетезималями. Со временем эти планетезимали сталкиваются и слипаются, в конечном итоге образуя планеты. Тип, размер и местоположение формирующихся планет зависят от количества доступного материала и от того, как долго он остается на диске. Таким образом, исход формирования планет зависит от эволюции и рассредоточения диска.
|
|
|
|
Та же группа в другой работе, возглавляемой доктором Эндрю Селлеком из Лейденской обсерватории, выполнила моделирование рассеяния, вызванного звездными фотонами, чтобы провести различие между ними. Они сравнивают эти расчеты с реальными наблюдениями и обнаруживают, что рассеяние высокоэнергетическими звездными фотонами может объяснить наблюдения и, следовательно, не может быть исключено как возможность. Доктор Селлек описал, как "одновременное измерение всех четырех линий с помощью JWST оказалось решающим для определения свойств ветра и помогло нам продемонстрировать, что рассеивается значительное количество газа". Чтобы поместить это в контекст, исследователи подсчитали, что ежегодное рассеивание массы эквивалентно массе Луны. В сопутствующей статье, которая в настоящее время находится на рассмотрении в Astronomical Journal, будут подробно описаны эти результаты.
|
|
|
|
Линия [Ne II] была впервые обнаружена в направлении нескольких планетообразующих дисков в 2007 году с помощью космического телескопа "Спитцер" и вскоре была идентифицирована как индикатор ветров руководителем проекта профессором Дж. Паскуччи в Университете Аризоны; это изменило исследовательские усилия, направленные на понимание рассеяния газа в диске. Открытие пространственно разрешенного [Ne II] и первое обнаружение [Ar III] с помощью JWST может стать следующим шагом к изменению нашего понимания этого процесса. "Мы впервые использовали neon для изучения планетообразующих дисков более десяти лет назад, проверяя наше компьютерное моделирование на основе данных Spitzer и новых наблюдений, полученных с помощью ESO VLT", - сказал профессор Ричард Александер из Школы физики и астрономии Лестерского университета. Мы многому научились, но эти наблюдения не позволили нам измерить, сколько массы теряли диски. Новые данные JWST впечатляют, и я никогда не думал, что это возможно, а возможность разрешить вращение диска на изображениях. Поскольку впереди еще больше наблюдений, подобных этому, JWST позволит нам понять молодые планетные системы так, как никогда раньше".
|
|
|
|
Кроме того, группа также обнаружила, что внутренний диск Tcha эволюционирует за очень короткие промежутки времени в десятки лет; они обнаружили, что спектр JWST Tcha отличается от более раннего спектра Спитцера. По словам Чэнъянь Се из Университета Аризоны, ведущего автора этой незавершенной работы, это несоответствие может быть объяснено небольшим асимметричным внутренним диском, который потерял часть своей массы всего за 17 лет. Наряду с другими исследованиями, это также намекает на то, что диск Тха находится в конце своей эволюции. Се добавляет: "Возможно, мы сможем стать свидетелями рассеяния всей массы пыли во внутреннем диске Tcha в течение нашей жизни". Последствия этих открытий дают новое представление о сложных взаимодействиях, которые приводят к рассеянию газа и пыли, критически важных для формирования планет. Понимая механизмы, стоящие за рассеиванием дисков, ученые могут лучше прогнозировать временные рамки и условия, способствующие рождению планет. Работа команды демонстрирует мощь JWST и открывает новый путь в изучении динамики формирования планет и эволюции околозвездных дисков.
|
|
|
|
Источник
|
