Международная группа астрономов использовала космический телескоп имени Джеймса Уэбба (НАСА/ЕКА/ККА), чтобы провести первое наблюдение за водой и другими молекулами во внутренних областях диска, формирующих каменистые планеты, в одной из самых экстремальных сред в нашей галактике.
Эти результаты свидетельствуют о том, что условия формирования каменистых планет, обычно встречающиеся в дисках в регионах, где формируются звезды малой массы, могут также иметь место в регионах, где формируются массивные звезды, и, возможно, в более широком диапазоне сред, сообщает Европейское космическое агентство со ссылкой на The Astrophysical Journal.
Это первые результаты программы eXtreme UV Environments (XUE) космического телескопа Джеймса Уэбба, которая фокусируется на характеристике дисков формирования планет в регионах, где формируются массивные звезды. Эти регионы, вероятно, представляют среду, в которой сформировалось большинство планетных систем. Понимание влияния среды на формирование планет важно для ученых, чтобы получить представление о разнообразии наблюдаемых популяций экзопланет.
Художественное представление протопланетного диска. ESA
Программа XUE нацелена в общей сложности на 15 дисков в трех областях туманности Лобстер (также известной как NGC 6357), большой эмиссионной туманности примерно в 5500 световых годах от Земли в созвездии Скорпиона. Туманность Лобстер является одной из самых молодых и близких областей звездообразования, в которой находятся некоторые из самых массивных звезд в нашей галактике. Массивные звезды более горячие и, следовательно, излучают больше ультрафиолетового (УФ) излучения. Это может рассеять газ в диске, делая их ожидаемое время жизни всего миллион лет. Благодаря Уэббу астрономы теперь могут изучать влияние УФ-излучения на внутренние области формирования каменистых планет протопланетных дисков вокруг звезд, таких как наше Солнце.
«Webb — единственный телескоп с пространственным разрешением и чувствительностью, необходимыми для изучения дисков формирования планет в регионах, где формируются массивные звезды», — заявила руководитель группы Мария Клаудия Рамирес-Таннус из Института астрономии Общества Макса Планка в Германии.
Астрономы намерены охарактеризовать физические свойства и химический состав областей формирования дисков каменистых планет в туманности Лобстер с помощью спектрометра среднего разрешения (MRS) Уэбба из инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Этот первый результат фокусируется на протопланетном диске, называемом XUE 1, который находится в звездном скоплении Pismis 24.
Протопланетный диск XUE 1 (спектр излучения MIRI: 13,3–15,5 мкм). ESA
«Только диапазон длин волн и спектральное разрешение MIRI позволяют нам исследовать молекулярный состав и физические условия теплого газа и пыли, где формируются каменистые планеты», — сказал член группы Арьян Бик из Стокгольмского университета в Швеции.
Из-за своего расположения вблизи нескольких массивных звезд в NGC6357 ученые ожидают, что XUE 1 постоянно подвергался воздействию сильного ультрафиолетового излучения на протяжении всей своей жизни. Однако 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 те, что находятся в близлежащих регионах звездообразования», — сказал член команды Ренс Уотерс из Университета Радбауда в Нидерландах. «Мы обнаружили воду и другие молекулы, такие как оксид углерода, диоксид углерода, цианистый водород и ацетилен. Однако обнаруженное излучение было слабее, чем предсказывали некоторые модели. Это может означать небольшой радиус внешнего диска».
«Мы были удивлены и взволнованы, потому что это первый случай, когда эти молекулы были обнаружены в таких экстремальных условиях», — добавил Ларс Кейперс из Университета Радбауда. Команда также обнаружила доказательства наличия небольших, частично кристаллических силикатных пылевых частиц на поверхности диска. Они считаются строительными блоками каменистых планет.
Протопланетный диск XUE 1 (спектр излучения MIRI: 4,95–5,15 мкм). ESA
Эти результаты являются хорошими новостями в области формирования каменистых планет, поскольку научная группа обнаружила, что условия во внутреннем диске напоминают условия, обнаруженные в хорошо изученных дисках, расположенных в близлежащих регионах звездообразования, где формируются только звезды с малой массой. Это говорит о том, что каменистые планеты могут формироваться в гораздо более широком диапазоне сред, чем считалось ранее.
Группа отмечает, что оставшиеся наблюдения в рамках программы XUE имеют решающее значение для установления общности этих состояний.
«XUE1 показывает нам, что условия для формирования каменистых планет существуют, поэтому следующим шагом будет проверка того, насколько это распространено», — говорит Рамирес-Таннус. «Мы будем наблюдать другие диски в том же регионе, чтобы определить частоту, с которой эти условия могут наблюдаться».
Webb — самый большой и мощный телескоп, когда-либо запущенный в космос. В рамках международного соглашения о сотрудничестве ESA предоставило услугу запуска телескопа с использованием ракеты-носителя Ariane 5. Работая с партнерами, ESA отвечало за разработку и квалификацию адаптаций Ariane 5 для миссии Webb и за закупку услуг запуска компанией Arianespace. ESA также предоставило рабочую лошадку спектрограф NIRSpec и 50% инструмента среднего инфракрасного диапазона MIRI, который был разработан и построен консорциумом финансируемых на национальном уровне европейских институтов (Европейский консорциум MIRI) в партнерстве с JPL и Университетом Аризоны. Webb — это международное партнерство между НАСА, ЕКА и Канадским космическим агентством (CSA).
