Webb teleskops atklāj noslēpumainu oglekļa dārgumu ap jauno zvaigzni

izmantojot Džeimsa Veba kosmiskais teleskopsZinātnieki ir atklājuši bagātīgu oglekļa molekulu klāstu protoplanetārajā diskā ap mazmasas zvaigzni, kas liecina par unikālu planētu veidošanās vides veidu, kas varētu novest pie planētu ar oglekļa nabadzību radīšanas.

Starptautiska astronomu komanda ir pētījusi gāzes un putekļu disku ap jaunu, ļoti zemas masas zvaigzni, izmantojot… NASADžeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST). Rezultāti atklāj lielāko oglekli saturošo molekulu skaitu, kas līdz šim novērots šādā diskā. Šie rezultāti ietekmē visu planētu iespējamo sastāvu, kas var veidoties ap šo zvaigzni.

Ietekme uz planētu veidošanos

Akmeņainas planētas, visticamāk, veidosies ap mazmasas zvaigznēm, nevis gāzes milžiem, padarot tās par visizplatītākajām planētām ap mūsu galaktikā visbiežāk sastopamajām zvaigznēm. Maz ir zināms par šo pasauļu ķīmiju, kas var būt līdzīga Zemei vai ļoti atšķirties no tās. Pētot diskus, no kuriem veidojas šādas planētas, astronomi cer labāk izprast planētu veidošanās procesu un no tā izrietošo planētu sastāvu.

Planētu veidojošos diskus ap ļoti mazmasas zvaigznēm ir grūti izpētīt, jo tie ir mazāki un blāvāki nekā diski ap lielas masas zvaigznēm. Vidēja diapazona infrasarkanā diska apsekojuma (MINDS) programma ar nosaukumu MIRI (vidēja infrasarkanais instruments) ir paredzēta, lai izmantotu Webb unikālās iespējas, lai izveidotu tiltu starp disku ķīmisko uzskaiti un eksoplanetu īpašībām.

“Webam ir labāka jutība un spektrālā izšķirtspēja nekā iepriekšējiem infrasarkanajiem kosmosa teleskopiem,” skaidroja vadošā autore Aditya Araphavi no Groningenas universitātes Nīderlandē. “Šie novērojumi nav iespējami no Zemes, jo emisijas no diska bloķē mūsu atmosfēra.”

Zvaigznes ISO-ChaI 147 spektrs, ko atklāj NASA Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa MIRI (vidējā infrasarkanā instrumenta) instruments, parāda visbagātīgāko ogļūdeņražu ķīmiju, kas līdz šim novērota protoplanetārajā diskā, kas sastāv no 13 oglekli saturošām molekulām. Tas ietver pirmo etāna (C2H6) ekstrasolāro atklājumu. Komandai arī izdevās pirmo reizi protoplanetārā diskā noteikt etilēnu (C2H4), propēnu (C3H4) un metilradikāli CH3. Attēla avots: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)

Novatoriskie atklājumi eksoplanetu ķīmijā

Jaunā pētījumā šī komanda izpētīja reģionu ap ļoti zemas masas zvaigzni, kas pazīstama kā ISO-ChaI 147, zvaigzne, kas ir 1–2 miljonus gadu veca un sver tikai 0,11 reizes par Saules masu. Spektrs, ko atklāj Webb MIRI instruments, parāda bagātāko ogļūdeņražu ķīmiju, kas līdz šim novērota protoplanetārajā diskā – kopā 13 dažādas oglekļa saturošas molekulas. Komandas atklājumi ietver pirmo etāna atklājumu (C₂H₆) ārpus mūsu Saules sistēmas, kā arī etilēnu (C₂H₄), propēns (c₃H₄) un metilgrupu CH₃.

“Šīs molekulas jau ir konstatētas mūsu Saules sistēmā, piemēram, komētās, piemēram, 67P/Churyumov-Gerasimenko un C/2014 Q2 (Lovejoy),” piebilda Arabhavi. “Vēbs ir ļāvis mums saprast, ka šīs ogļūdeņražu molekulas ir ne tikai daudzveidīgas, bet arī bagātīgas. Tas ir pārsteidzoši, ka tagad mēs varam redzēt šo molekulu deju planētu šūpulī mēs parasti domājam.”

Komanda norāda, ka šiem rezultātiem ir liela ietekme uz iekšējā diska ķīmiju un planētām, kas tur var veidoties. Tā kā Vebs atklāja, ka gāze diskā ir ļoti bagāta ar oglekli, visticamāk, cietajos materiālos, no kuriem veidojas planētas, ir palicis maz oglekļa. Tā rezultātā planētas, kas tur veidojas, var būt ar oglekļa nabadzību. (Pati Zeme tiek uzskatīta par oglekļa nabadzību.)

“Tas ļoti atšķiras no sastāva, ko mēs redzam diskos ap Saules tipa zvaigznēm, kur dominē skābekli saturošas molekulas, piemēram, ūdens un oglekļa dioksīds,” piebilda komandas locekle Inga Kampa, arī no Groningenas universitātes. “Šis objekts pierāda, ka šī ir unikāla organismu klase.”

“Tas ir neticami, ka mēs varam atklāt un kvantitatīvi noteikt molekulas, kuras mēs labi zinām uz Zemes, piemēram, benzolu, objektā, kas atrodas vairāk nekā 600 gaismas gadu attālumā,” piebilda komandas locekle Agnesa Perrina no Nacionālā zinātnes centra Nacionālās pētniecības centra. Francijā.

Nākotnes pētījumu virzieni

Pēc tam zinātnes komanda plāno paplašināt savu pētījumu, iekļaujot lielāku šo disku paraugu ap ļoti zemas masas zvaigznēm, lai attīstītu izpratni par to, cik izplatīti vai neparasti ir ar oglekli bagāti sauszemes planētu veidojošie reģioni. “Mūsu pētījuma paplašināšana ļaus mums arī labāk izprast, kā šīs molekulas veidojas,” skaidroja komandas loceklis un MINDS galvenais pētnieks Tomass Henings no Maksa Planka Astronomijas institūta Vācijā. “Daudzas Webb datu funkcijas arī paliek neidentificētas, tāpēc ir nepieciešama turpmāka spektrālā analīze, lai pilnībā interpretētu mūsu novērojumus.”

Šis darbs arī uzsver zinātnieku kritisko nepieciešamību sadarboties dažādās disciplīnās. Komanda atzīmē, ka šie rezultāti un pievienotie dati var palīdzēt citās jomās, tostarp teorētiskajā fizikā, ķīmijā un astroķīmijā, lai interpretētu spektrus un izpētītu jaunas funkcijas šajā viļņu garuma diapazonā.

Lai uzzinātu vairāk par šo atklājumu, skatiet sadaļu Tīmeklis atklāj ar oglekli bagātu protoplanetāru disku noslēpumus.

Atsauce: A. M. Arabhavi, I. Kamp, Th. Henings, E.F. van Dišeks, V. Kristieši, D. Gasmans, A. Perins, M. Gudeils, B. Tabone, Dž. Kanvars, L. B. F. M. Voterss, I. Paskuči, M. Samlends, Dž. Beiruti, Dž. Bitoni, S. L. Grānts, P. O. Lagežs, T. B. Rejs, P. Vandenbošs, O. Apsell, I. Aržirio, De Parrado, A. Bokaleti, Dž. Boumens, A. Carati O. Jarati, A.M Glauser, F. Lahuiss, M. Millers, J. Olofsons, E. Pantins, S. Čitavara, M. Moraless-Kalderons, R. Frančeši, H. Džans, N. Pavliks, D. Rodžerss-Lī, Dž. Šraibers, K. Švarcs, M. Temminks, M. Flasbloom. , c. Raits, L. Kolīna, Dž. Ostina, 2024. gada 6. jūnijs, Zinātnes.
doi: 10.1126/science.adi8147

Džeimsa Veba kosmosa teleskops ir pasaulē vadošā kosmosa zinātnes observatorija. Vebs atrisina mūsu Saules sistēmas noslēpumus, skatās tālāk par tālajām pasaulēm ap citām zvaigznēm un pēta mūsu Visuma noslēpumainās struktūras un izcelsmi un mūsu vietu tajā. WEB ir starptautiska programma, ko vada NASA ar saviem partneriem Eiropas Kosmosa aģentūru (ESA).Eiropas Kosmosa aģentūra) un CSA (Kanādas Kosmosa aģentūra).