|
Наблюдение формирования планет в отдаленной системе
|
|
|
|
Каждый раз, когда образуется звезда, это представляет собой взрыв возможностей. Не для самой звезды; ее судьба определяется ее массой. Возможности, которые она обозначает, заключаются в планетах, которые формируются вокруг нее. Будут ли некоторые из них каменистыми? Будут ли они находиться в обитаемой зоне? Будет ли жизнь на какой-либо из планет когда-нибудь? В развитии каждой звездной системы наступает момент, когда она больше не может образовывать планеты. Планеты больше не могут образовываться, потому что больше нет доступного газа и пыли, а расширяющиеся планетарные возможности сокращаются. Но общая масса планет звездной системы никогда не суммируется с общей массой газа и пыли, имеющихся вокруг молодой звезды. Что происходит с массой и почему не может образоваться больше планет? Когда протозвезда образуется в облаке молекулярного водорода, ее сопровождает вращающийся диск из газа и пыли, называемый околозвездным диском. По мере того, как материал собирается во все более крупные тела, образуются планетезимали и, в конечном счете, планеты. В этот момент диск называется протопланетным. Но как бы мы его ни называли, вращающийся диск является резервуаром материала, из которого формируются планеты.
|
|
|
|
В нашей Солнечной системе больше скалистых объектов, чем газообразных. Не по массе, а по количеству. Ученые полагают, что системы, подобные нашей, образуют такое же количество скалистых и газообразных объектов. Но на заре существования Солнечной системы газа было намного больше, чем твердых тел. Это противоречит тому факту, что диски вокруг молодых звезд содержат в 100 раз больше газа, чем твердых тел. Куда девается весь газ? Новое исследование, основанное на наблюдениях JWST, дает ответ. Исследование называется "Наблюдения JWST MIRI MRS за Tcha: открытие пространственно разрешенного дискового ветра". Она опубликована в Astronomical Journal, а ведущим автором является Наман С. Баджадж, докторант Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны. T Chamaelontis (T Cha) - молодая звезда типа T Тельца, расположенная на расстоянии около 335 световых лет от нас. Возраст звезд T Тельца составляет менее 10 миллионов лет, и они еще не вошли в главную последовательность. На данном этапе своего развития диски вокруг звезд T Тельца рассеиваются. Газ в диске активно рассеивается в космическом пространстве.
|
|
|
"Важно знать, когда газ рассеивается, поскольку это дает нам лучшее представление о том, сколько времени требуется газообразным планетам, чтобы потреблять газ из своего окружения", - сказал ведущий автор Баджадж. "Благодаря беспрецедентному взгляду на эти диски, окружающие молодые звезды, места рождения планет, JWST помогает нам раскрыть, как формируются планеты". Поскольку тип и количество планет, образующихся в диске вокруг звезды, зависят от того, сколько доступно газа и пыли, знание того, как и когда они рассеиваются, является основополагающим для понимания возможной звездной системы. "Итак, вкратце, исход формирования планеты зависит от эволюции и рассредоточения диска", - сказал Баджадж. Тха примечательна еще по одной причине, помимо своего молодого возраста. В ее разрушающемся околозвездном диске имеется обширный пылевой зазор шириной около 30 астрономических единиц. Внутри зазора находится узкое кольцо материала вблизи звезды, а снаружи зазора находится оставшийся материал диска. Планетарный кандидат находится в пробеле, но не является частью этого исследования.
|
|
|
|
Сила, которая рассеивает газ, называется дисковым ветром. В этом исследовании ученые использовали JWST, чтобы исследовать диск и выяснить, что движет ветром. Это первый случай, когда ученые получили изображение дискового ветра. Ионизация играет большую роль в рассеянии диска. Ионизация происходит, когда фотоны высокой энергии от звезды ударяются об атом и удаляют один или несколько электронов. Ионизация различных типов атомов высвобождает особый свет, который может видеть JWST и который ученые могут использовать для отслеживания активности в диске. В этом исследовании JWST обнаружил ионизацию двух благородных газов: аргона и неона. JWST также обнаружил аргон с двойной ионизацией, впервые обнаруженный в диске. Астрономы уже десять лет знают, что Ne ii отслеживает дисковые ветры. Ученые, работающие с космическим телескопом НАСА "Спитцер", обнаружили это. В настоящее время Ne ii отслеживает излучение от диска, что совместимо с дисковым ветром.
|
|
|
|
"Неоновая подпись на наших изображениях говорит нам о том, что дисковый ветер исходит из обширной области, удаленной от диска", - сказал Баджадж. "Эти ветры могут быть вызваны либо фотонами высокой энергии - по сути, светом, исходящим от звезды, — либо магнитным полем, которое проходит через формирующий планету диск". Крайне важно понять источник ионизации. Чтобы разобраться в этом, исследователи полагались на моделирование. Исследователи смоделировали интенсивное излучение, исходящее от молодой звезды, и сравнили его с наблюдениями JWST. Было получено хорошее совпадение, показывающее, что энергичные звездные фотоны могут управлять рассеиванием диска. "Наше открытие пространственно разрешенного излучения неона — и первое обнаружение дважды ионизированного аргона — с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба может стать следующим шагом к изменению нашего понимания того, как газ выходит из диска, формирующего планету", - сказала Илария Паскуччи, профессор LPL, которая помогла обнаружить, что следы неона диск вращается. "Эти данные помогут нам получить лучшее представление об истории и влиянии на нашу собственную звездную систему".
|
|
|
|
Как молодая звезда T Тельца, Tcha быстро меняется. Предыдущие наблюдения около 17 лет назад с помощью Spitzer выявили спектр, отличный от этих наблюдений с помощью JWST. Различия могут быть объяснены небольшим внутренним диском материала вблизи Tcha, который заметно потерял массу за прошедшие 17 лет. С научной точки зрения, поток MIRI [Ne ii] на 50% выше, чем поток Spitzer, полученный в 2006 году. Будущие исследования могут помочь пролить еще больше света на эти линии диагностики ветра. Чэнъянь Се, докторант второго курса LPL, участвующий в исследовании, считает, что мы наблюдаем за рассеиванием диска в режиме реального времени и что ситуация будет продолжать быстро меняться. "Наряду с другими исследованиями, это также намекает на то, что диск Tcha находится в конце своей эволюции", - сказал Се. "Возможно, мы сможем стать свидетелями рассеивания всей массы пыли во внутреннем диске Tcha в течение нашей жизни". Формирование планет, возможно, вот-вот остановится, и JWST помогает нам увидеть, как это произойдет.
|
|
|
|
Источник
|
