|
Планеты формируются в газовых и пылевых дисках
|
|
|
|
Планеты формируются в газовых и пылевых дисках, вращающихся вокруг молодых звезд. Исследование диска в среднем инфракрасном диапазоне MIRI (MINDS), проводимое Томасом Хеннингом из Института астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия, направлено на создание репрезентативной выборки дисков. Изучая их химический состав и физические свойства с помощью прибора MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) на борту космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), команда ученых связывает эти диски со свойствами планет, которые могут там образоваться. В новом исследовании группа исследователей исследовала окрестности звезды с очень низкой массой, равной 0,11 массы Солнца (известной как ISO-ChaI 147), результаты которой опубликованы в журнале Science. "Эти наблюдения невозможны с Земли, поскольку соответствующие газовые выбросы поглощаются ее атмосферой", - пояснил ведущий автор исследования Адитья Арабхави из Университета Гронингена в Нидерландах.
|
|
|
|
"Ранее мы могли идентифицировать только излучение ацетилена (C2H2) от этого объекта. Однако более высокая чувствительность JWST и спектральное разрешение его приборов позволили нам обнаружить слабое излучение от менее распространенных молекул". Коллаборация MINDS обнаружила газ при температуре около 300 Кельвинов (около 30 градусов по Цельсию), сильно обогащенный углеродсодержащими молекулами, но лишенный богатых кислородом соединений. "Это сильно отличается от состава, который мы наблюдаем в дисках вокруг звезд солнечного типа, где преобладают молекулы, содержащие кислород, такие как вода и углекислый газ", - добавила член команды Инга Камп из Университета Гронингена. Одним из ярких примеров диска, богатого кислородом, является диск PDS 70, где программа MINDS недавно обнаружила большое количество водяного пара. Учитывая более ранние наблюдения, астрономы пришли к выводу, что диски вокруг звезд с очень низкой массой эволюционируют иначе, чем диски вокруг более массивных звезд, таких как Солнце, что может привести к обнаружению там скалистых планет с характеристиками, подобными земным.
|
|
|
Поскольку окружающая среда в таких дисках определяет условия, в которых формируются новые планеты, любая такая планета может быть скалистой, но совершенно непохожей на Землю в других аспектах. Количество материала и его распределение по этим дискам ограничивает количество и размеры планет, которые диск может обеспечить необходимым материалом. Следовательно, наблюдения показывают, что скалистые планеты размером с Землю формируются более эффективно, чем газовые гиганты, подобные Юпитеру, в дисках вокруг звезд с очень низкой массой, наиболее распространенных звезд во Вселенной. В результате большинство планет земной группы на сегодняшний день находятся в звездах с очень низкой массой. "Во многих первичных атмосферах этих планет, вероятно, будут преобладать углеводородные соединения, а не богатые кислородом газы, такие как вода и углекислый газ", - отметил Хеннинг. "В более раннем исследовании мы показали, что перенос богатого углеродом газа в зону, где обычно формируются планеты земной группы, происходит быстрее и эффективнее в этих дисках, чем в дисках более массивных звезд".
|
|
|
|
Хотя кажется очевидным, что диски вокруг звезд с очень низкой массой содержат больше углерода, чем кислорода, механизм этого дисбаланса до сих пор неизвестен. Состав диска является результатом либо обогащения углеродом, либо уменьшения содержания кислорода. Если углерод обогащен, то причиной, вероятно, являются твердые частицы в диске, углерод которых испаряется и попадает в газообразную составляющую диска. Частицы пыли, лишенные своего первоначального содержания углерода, в конечном итоге образуют скалистые планетарные тела. Эти планеты, как и Земля, должны быть бедны углеродом. Тем не менее, химический состав на основе углерода, вероятно, будет преобладать, по крайней мере, в их первичных атмосферах, которые обеспечиваются газовым диском. Следовательно, звезды с очень низкой массой могут быть не лучшим местом для поиска планет, похожих на Землю. Чтобы идентифицировать газы в диске, команда использовала спектрограф MIRI, чтобы разложить инфракрасное излучение, получаемое от диска, на сигнатуры в небольших диапазонах длин волн — подобно тому, как солнечный свет расщепляется на радугу.
|
|
|
|
Таким образом, команда выделила множество индивидуальных сигнатур, приписываемых различным молекулам. В результате наблюдаемый диск содержит самый богатый на сегодняшний день химический состав углеводородов в протопланетном диске, состоящий из 13 углеродсодержащих молекул вплоть до бензола (C6H6). Они включают в себя первое обнаружение этана (C2H6) за пределами Солнечной системы - крупнейшего полностью насыщенного углеводорода, обнаруженного за пределами Солнечной системы. Команда также впервые успешно обнаружила этилен (C2H4), пропин (C3H4) и метильный радикал CH3 в протопланетном диске. В отличие от этого, данные не содержали никаких намеков на присутствие воды или монооксида углерода в диске. Затем научная группа намерена расширить свое исследование на более крупную выборку таких дисков вокруг звезд с очень низкой массой, чтобы лучше понять, насколько распространены такие экзотические, богатые углеродом области формирования планет земной группы. "Расширение нашего исследования также позволит нам лучше понять, как могут образовываться эти молекулы", - пояснил Хеннинг. "Некоторые особенности в полученных данных также до сих пор не определены, что требует проведения дополнительной спектроскопии для полной интерпретации наших наблюдений".
|
|
|
|
Источник
|
