Раскрывает тайны скалистой планеты на космических окраинах

Астрономы обнаружили группу молекул, которые входят в состав строительных блоков каменистых планет.

Космос — суровая среда, но некоторые области суровее других. В области звездообразования, известной как Туманность Рака, находятся одни из самых массивных звезд в нашей галактике. Массивные звезды более горячие и поэтому излучают большее количество ультрафиолетового излучения. Этот ультрафиолетовый свет омывает диски, образующие планеты вокруг близлежащих звезд. Астрономы ожидают, что ультрафиолетовое излучение разрушит многие химические молекулы. Однако, Космический телескоп Джеймса Уэбба Откройте для себя множество молекул на одном из этих дисков, включая воду, окись углерода, диоксид углерода, цианистый водород и ацетилен. Такие молекулы входят в число строительных блоков каменистых планет.

Это представление художника о молодой звезде, окруженной протопланетным диском, в котором формируются планеты. 1 кредит

Космический телескоп Уэбб показывает, что каменистые планеты могут образовываться в экстремальных условиях

Международная группа астрономов использовала космический телескоп имени Джеймса Уэбба НАСА, чтобы провести первые наблюдения за водой и другими молекулами в скалистых, сильно излучаемых недрах планет в одной из самых экстремальных сред в нашей галактике. Эти результаты показывают, что условия формирования каменистых планет могут возникать в более широком диапазоне возможных сред, чем считалось ранее.

Первые результаты программы XUE

Это первые результаты космического телескопа «Джеймс Уэбб в экстремальном ультрафиолете» (XUE), который занимается изучением характеристик планетообразующих дисков (огромных вращающихся облаков газа, пыли и кусочков камня, в которых формируются и развиваются планеты) в массивных звездах. образующие регионы. Эти регионы, вероятно, представляют собой среду, в которой сформировалось большинство планетных систем. Понимание влияния окружающей среды на формирование планет важно для ученых, чтобы получить представление о разнообразии различных типов экзопланет.

Исследование туманности Рак

Программа XUE нацелена в общей сложности на 15 дисков в трех регионах туманности Рак (также известной как NGC 6357), большой эмиссионной туманности, расположенной примерно в 5500 световых годах от Земли в созвездии Скорпиона. Туманность Рак — один из новейших и ближайших массивных комплексов звездообразования, в котором расположены одни из самых массивных звезд в нашей галактике. Массивные звезды более горячие и поэтому излучают больше ультрафиолетового излучения. Это может рассеять газ, в результате чего ожидаемая продолжительность жизни диска составит всего миллион лет. Благодаря Уэббу астрономы теперь могут изучать влияние ультрафиолетового излучения на внутренние области формирования планет земной группы в протопланетных дисках вокруг таких звезд, как наше Солнце.

Уникальные веб-возможности

«Уэбб — единственный телескоп с пространственным разрешением и чувствительностью для изучения планетообразующих дисков в регионах массивного звездообразования», — сказала руководитель группы Мария Клаудия Рамирес Танос из Института астрономии Макса Планка в Германии.

Астрономы стремятся охарактеризовать физические свойства и химический состав областей скалистых дисков, образующих планеты, в туманности Рак, используя спектрометры среднего разрешения на приборе Уэбба среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Этот первый результат касается протопланетного диска под названием XUE 1, который расположен в звездном скоплении Писмис 24.

«Только диапазон длин волн и спектральное разрешение MIRI позволяют нам изучать молекулярный состав и физические условия теплого газа и пыли, из которых формируются каменистые планеты», — добавил член команды Арьян Бек из Стокгольмского университета в Швеции.

Учитывая ее расположение рядом с несколькими массивными звездами в NGC 6357, ученые ожидают, что XUE 1 на протяжении всей своей жизни постоянно подвергалась воздействию большого количества ультрафиолетового излучения. Однако в этой экстремальной среде команда все же обнаружила группу молекул, которые образуют строительные блоки планет земной группы.

«Мы обнаружили, что внутренний диск вокруг XUE 1 удивительно похож на те, что обнаружены в близлежащих регионах звездообразования», — сказал член команды Рейнс Уотерс из Университета Радбауд в Нидерландах. «Мы обнаружили воду и другие молекулы, такие как окись углерода, диоксид углерода, цианистый водород и ацетилен. Однако обнаруженные выбросы оказались слабее, чем предсказывали некоторые модели. Это может означать небольшой внешний радиус диска».

Ларс Куйперс из Университета Радбауд добавил: «Мы были удивлены и взволнованы, потому что впервые эти молекулы были обнаружены в таких экстремальных условиях». Команда также обнаружила на поверхности диска небольшую, частично кристаллизованную силикатную пыль. Они считаются строительными блоками каменистых планет.

Последствия для образования каменистых планет

Эти результаты являются хорошей новостью для формирования скалистых планет, поскольку научная группа обнаружила, что условия во внутреннем диске аналогичны условиям в хорошо изученных дисках, обнаруженных в близлежащих регионах звездообразования, где образуются только звезды малой массы. Это говорит о том, что каменистые планеты могут формироваться в гораздо более широком диапазоне сред, чем считалось ранее.

Команда отмечает, что оставшиеся наблюдения программы XUE имеют решающее значение для выявления общих черт между этими состояниями.

«XUE 1 показывает нам, что условия, необходимые для формирования каменистых планет, существуют, поэтому следующим шагом будет проверка, насколько это распространено», — говорит Рамирес-Таньос. «Мы будем следить за другими дисками в той же области, чтобы определить частоту, с которой могут наблюдаться эти условия».

Эти результаты были опубликованы в тот Астрофизический журнал.

Ссылка: «XUE: Молекулярный инвентарь во внутренней области сильно облученного протопланетного диска» Мария Клаудия Рамирес-Таньос, Арьян Бек, Ларс Куйперс, Рейнс Уотерс, Кристиан Гебель, Томас Хеннинг, Инга Камп, Томас Пребиш, Константин Ф. Гетман, Херман Чапарро, Пабло Куартас-Рестрепо, Алекс Д. Коттер, Эрик Д. Виджилсон, Сьерра Л. Грант, Томас Дж. Елена Сабби, Бенуа Табони, Эндрю Дж. Зима, Анна Ф. МакЛеод, Рой ван Бокель и Цирк Э. Ван Тервисья, 30 ноября 2023 г., тот Письма в астрофизическом журнале.
дои: 10.3847/2041-8213/ad03f8

Космический телескоп Джеймса Уэбба — ведущая в мире обсерватория космической науки. Уэбб разгадывает тайны нашей Солнечной системы, смотрит за пределы далеких миров вокруг других звезд и исследует загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. WEB – это международная программа. НАСА Совместно со своими партнерами Европейское космическое агентство (ЕКА)Европейское космическое агентство) и Канадское космическое агентство.