|
Дым от падающих экзокомет у ближайшей звезды
|
|
|
|
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) стал участником еще одного первого открытия, недавно опубликованного в arXiv в виде предварительной печати Цицероном Лу из обсерватории Джемини и его соавторами. На этот раз самый совершенный космический телескоп человечества впервые в истории обнаружил УФ-флуоресцирующий монооксид углерода в диске протопланетного мусора. Он также обнаружил некоторые особенности этого диска, которые имеют важное значение для теории формирования планет.
|
|
|
|
HD 131488 - относительно молодая (~15 миллионов лет) звезда в верхней подгруппе созвездия Волчанки Центавра, расположенная (что неудивительно) в созвездии Центавра на расстоянии около 500 световых лет от нас. Она классифицируется как звезда "раннего типа А", что означает, что она горячее и массивнее нашего Солнца. Кроме того, это не первый случай, когда она становится предметом статьи о ее диске.
|
|
|
|
Предыдущие исследования ALMA, которые проводились на радиочастотах, выявили огромное количество "холодного" углекислого газа и пыли примерно в 30-100 а.е. от звезды. Дополнительные предварительные инфракрасные данные, полученные обсерваторией Джемини и инфракрасным телескопом НАСА (IRTF), показали, что во внутренней зоне звезды, вероятно, присутствует горячая пыль и некоторые твердотельные образования. Дополнительные оптические исследования даже намекнули на то, что во внутреннем диске содержится какой-то "горячий атомарный газ", такой как кальций и калий, который отличается от CO, поскольку по определению является молекулой.
|
|
|
|
|
|
|
Но ключ к истинному пониманию того, что происходило во внутренней части диска, лежит в инфракрасном спектре, и именно там светит JWST. Или, точнее, там, где он собирает данные о предметах, которые попадают на него. Когда он обратил свое внимание на HD 131488, а делал он это, вероятно, всего около часа в феврале 2023 года, он обнаружил небольшое количество "теплого" углекислого газа, что эквивалентно примерно одной стотысячной части массы холодного газа на внешнем диске.
|
|
|
|
Этот газ был распределен в диапазоне от .5 до 10 а.е. и обладал несколькими интересными особенностями. Во-первых, существовала разница между "колебательной" температурой и "вращательной" температурой. Колебательная температура газа отражает то, с какой скоростью атомы внутри молекулы колеблются взад—вперед, в то время как температура вращения отражает то, с какой скоростью вращаются молекулы, что эквивалентно кинетической энергии. В обычном газовом состоянии, как в обычной комнате, эти две температуры были бы одинаковыми, поскольку столкновения между частицами привели бы их к так называемому локальному тепловому равновесию.
|
|
|
|
Однако в случае HD 131488 разница огромна. Максимальная температура вращения молекулы CO составляет всего около 450 К (при удалении от звезды она снижается до 150 К), в то время как температура ее колебаний достигает 8800 К, что соответствует ультрафиолетовому излучению звезды-хозяина. Это показывает, что они не находятся в тепловом равновесии, а также объясняет, почему молекулы флуоресцируют (теплые).
|
|
|
|
Также было обнаружено, что соотношение углерода-12 к С-13 является высоким для этого типа окружающей среды, что означает, что, вероятно, в разреженном теплом газовом облаке, блокирующем свет, есть несколько пылинок. Кроме того, чтобы излучать свет, обнаруженный JWST, CO нуждается в "партнерах по столкновению" — других молекулах, которые отскакивают от них и отнимают часть их энергии. Были изучены два потенциальных партнера, причем водород казался менее вероятным, в то время как водяной пар из комет, разрушаемый звездой, казался более вероятным.
|
|
|
|
Эта "экзокомет-ная" гипотеза является ключевым выводом статьи. Ученые долго спорили о том, что создает этот относительно редкий класс космических обломков, богатых углекислым газом, таких как HD 131488, и как они удерживают свой газ. Для объяснения этого были выдвинуты две гипотезы: во—первых, диски, богатые углекислым газом, просто остались после рождения звезды, и, во-вторых, газ постоянно пополняется за счет разрушения комет.
|
|
|
|
Результаты этого исследования убедительно свидетельствуют в пользу второго объяснения. Но они также имеют значение для формирования планет. Поскольку в этой "земной зоне" диска было значительное количество углерода и кислорода, а также недостаток водорода, любая планета, которая могла бы там образоваться, обладала бы высокой "металличностью" (то есть элементами, которые не являются водородными). Это отличало бы их от богатых водородом первичных туманностей.
|
|
|
|
В конечном счете, эти первые в своем роде открытия - именно то, для чего была создана компания JWST, и с момента своего запуска она постоянно производит их. Несомненно, есть и другие звездные системы, подобные HD 131488, которые могут добавить дополнительные доказательства в дискуссию о богатом углеродом диске, но на данный момент в этой статье представлено множество свидетельств о том, как формируются эти относительно редкие системы.
|
|
|
|
Источник
|
