Міжнародна група астрономів за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба вперше спостерігала воду та інші молекули у внутрішніх ділянках диска, з яких формуються планети, в одному з найекстремальніших середовищ Галактики. Ці результати свідчать про те, що умови для формування землеподібних (кам’янистих) планет, які зазвичай існують в дисках, що містяться в ділянках утворення зір малої маси, також можуть мати місце в регіонах утворення масивних зір і, можливо, в більш широкому діапазоні середовищ.
Це перші результати, отримані за програмою спостережень космічного телескопа Джеймса Вебба «Екстремальні УФ-середовища» (eXtreme UV Environments, XUE), що спрямована на виявлення характеристик протопланетних дисків в районах утворення масивних зір. Ці райони, ймовірно, є тим середовищем, де сформувалася більшість планетних систем. Розуміння впливу навколишнього середовища на формування планети є важливим для науковців. Бо це дає змогу скласти уявлення про різноманітність спостережуваних популяцій екзопланет.
Програма XUE націлена загалом на 15 дисків у трьох ділянках туманності Омар (також відомої як NGC 6357), великої емісійної туманності приблизно на відстані 5500 світлових років від Землі в сузір’ї Скорпіона. Туманність Омар — це однин із наймолодших і найближчих масивних комплексів зореутворення, що також містить деякі з наймасивніших зір у нашій галактиці. Масивні зорі гарячіші, тому випромінюють більше ультрафіолетового (УФ) випромінювання. Воно може розсіяти газ, а тому термін існування диска буде коротким, не більше мільйона років. Завдяки «Веббу» астрономи тепер можуть вивчати вплив УФ-випромінювання на внутрішні ділянки протопланетних дисків, де формуються землеподібні планети, навколо таких зір, як Сонце.
«“Вебб” — це єдиний телескоп із просторовою роздільною здатністю та чутливістю для вивчення дисків, що утворюють планети, у регіонах формування масивних зір», — сказала керівник групи Марія Клаудія Рамірез-Таннус (María Claudia Ramírez-Tannus) з Інституту астрономії Макса Планка в Німеччині.
Астрономи прагнуть з’ясувати фізичні властивості та хімічний склад внутрішніх ділянок (у таких ділянках формуються землеподібні планети) протопланетних дисків у туманності Омар за допомогою спектрометра середньої роздільної здатності Вебба (Medium Resolution Spectrometer, MRS) Інструменту середнього інфрачервоного діапазону (Mid-Infra Red Instrument, MIRI). Цей перший результат стосується протопланетного диска під назвою XUE 1, що міститься у зоряному скупченні Pismis 24.
«Лише діапазон довжин хвиль MIRI і спектральна роздільна здатність дають нам змогу досліджувати молекулярний склад і фізичні умови теплого газу і пилу, де утворюються землеподібні планети», — сказав учасник наукової групи Ар’ян Бік (Arjan Bik) зі Стокгольмського університету в Швеції.
Оскільки XUE 1 лежить поблизу кількох масивних зір у NGC6357 науковці очікують, що на цей диск постійно впливало ультрафіолетове випромінювання. Однак у цьому екстремальному середовищі наукова група все ж виявила низку молекул, які є будівельними блоками кам’янистих планет.
Графік залежності яскравості випромінювання від довжини хвилі (від 13,3 до 15,5 мікрон) у протопланетному диску XUE 1 з виділеними піками ацетилену (C2H2, показано зеленим; з центром на довжині хвилі близько 13,7 мікрона), ціаніду водню (HCN, виділено коричневим; з центром на довжині хвилі навколо 14,0 мікрон), води (синій колір і з центром на довжині хвилі приблизно 14,2 мікрона) та вуглекислого газу (CO2, позначено червоним кольором; з центром на довжині хвилі близько 14,95 мікрон). Деякі з виявлених випромінювань слабші, ніж передбачено моделями, що може означати малий зовнішній радіус диска. Авторські права на зображення NASA, ESA, CSA, STScI, J. Olmsted (STScI), M. CRamírez-Tannus (Інститут астрономії Макса Планка). Фото з сайту https://esawebb.org.
«Ми виявили, що внутрішній диск навколо XUE 1 надзвичайно схожий на внутрішній диск у сусідніх ділянках зореутворення», — сказав учасник наукової групи Ренс Вотерс (Rens Waters) з Радбодського університету в Нідерландах. «Ми виявили воду та інші молекули, такі як чадний газ, вуглекислий газ, ціаністий водень і ацетилен. Однак виявлений викид був слабшим, ніж передбачали деякі моделі. Це може означати, що зовнішній радіус диска малий».
«Ми були здивовані та схвильовані, бо це впрше, коли такі молекули виявлено в незвичайному середовищі», — додав Ларс Куйперс (Lars Cuijpers) з Радбодського університету. Науковці також знайшли невеликий, частково кристалічний силікатний пил на поверхні диска. Його вважають будівельним матеріалом для формування землеподібних планет.
Ці результати є гарною новиною для розуміння формування кам’янистих планет, бо наукова група виявила, що умови у внутрішньому диску нагадують умови в добре вивчених дисках, розташованих у сусідніх ділянках зореутворення, де утворюються лише зорі малої маси. Це свідчить про те, що землеподібні планети можуть утворюватися в набагато ширшому діапазоні середовищ, ніж вважалося раніше.
Наукова група зазначає, що решта спостережень за програмою XUE матимуть вирішальне значення для встановлення, наскільки однаковими є ці умови.
«XUE1 показує нам, що існують умови для формування кам’янистих планет, тому наступним кроком буде перевірити, наскільки це поширене», — сказала Рамірез-Таннус. «Ми будемо спостерігати за іншими дисками в тому ж районі, щоб визначити частоту, з якою можна спостерігати ці умови».
Результати дослідження опубліковані в The Astrophysical Journal.
За інф. з сайту https://esawebb.org підготував Іван Крячко
