Kiedy gwiazda zaczyna się formować, otwiera się przed nią cały wszechświat możliwości. Nie chodzi o los samej gwiazdy, który zależy od jej masy, ale o planety, które mogą się wokół niej uformować. Czy będą skaliste? Czy znajdą się w strefie zamieszkiwalnej? Czy na którejś z nich rozwinie się życie?
Punktem zwrotnym w rozwoju każdego układu słonecznego jest moment, w którym nie może już tworzyć nowych planet. Dzieje się tak, gdy skończą się dostępne gaz i pył, a możliwości ekspansji planetarnej zostają ograniczone. Jednak całkowita masa planet w układzie słonecznym nigdy nie równa się całkowitej masie dostępnego gazu i pyłu wokół młodej gwiazdy.
Protogwiazda, formująca się w chmurze molekularnego wodoru, otoczona jest obracającym się dyskiem gazu i pyłu, zwanym dyskiem okołogwiazdowym. Z czasem materiał ten gromadzi się w coraz większe ciała, formując planetoidy, a w końcu planety. W tym momencie dysk nazywany jest dyskiem protoplanetarnym, będącym rezerwuarem materiału, z którego formują się planety.
Badania oparte na obserwacjach Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST) dostarczają odpowiedzi na pytanie, dokąd znika gaz. W badaniu opublikowanym w „The Astronomical Journal”, główny autor Naman S. Bajaj z University of Arizona’s Lunar and Planetary Laboratory, przygląda się młodej gwieździe T Tauri, T Chamaelontis (T Cha), położonej około 335 lat świetlnych stąd. Dysk wokół T Cha jest w trakcie rozpraszania, a gaz z dysku jest aktywnie wydalany w przestrzeń.
„Wiedza, kiedy gaz się rozprasza, pozwala nam lepiej zrozumieć, ile czasu gazowe planety mają na zużycie gazu z otoczenia,” mówi Bajaj. Dzięki JWST badacze mogą przyjrzeć się młodym gwiazdom i ich dyskom, odkrywając, jak formują się planety.
T Cha jest szczególnie interesująca nie tylko ze względu na młody wiek. Jej erodujący dysk okołogwiazdowy ma dużą lukę pyłową, szeroką na około 30 jednostek astronomicznych. Wewnątrz luki znajduje się wąski pierścień materiału blisko gwiazdy, a poza luką reszta materiału dysku. W luce znajduje się kandydat na planetę, który nie był jednak przedmiotem tego badania.
Siłą rozpraszającą gaz jest tzw. wiatr dyskowy. W badaniu naukowcy wykorzystali JWST do zbadania dysku i odkrycia, co napędza wiatr. To pierwszy raz, gdy naukowcy zobrazowali wiatr dyskowy.
Ionizacja odgrywa dużą rolę w rozpraszaniu dysku. Ionizacja zachodzi, gdy energetyczne fotony od gwiazdy uderzają w atom, usuwając jeden lub więcej elektronów. JWST wykrył jonizację dwóch szlachetnych gazów: argonu i neonu, w tym pierwsze wykrycie podwójnie zjonizowanego argonu w dysku.
Astronomowie wiedzieli od dekady, że Ne ii śledzi wiatry dyskowe. Odkryto to dzięki Teleskopowi Kosmicznemu Spitzera. W T Cha Ne ii śledzi emisję z dala od dysku, co jest zgodne z wiatrem dyskowym.
„Sygnatura neonu na naszych obrazach mówi nam, że wiatr dyskowy pochodzi z rozległego regionu z dala od dysku,” mówi Bajaj. „Te wiatry mogą być napędzane przez wysokoenergetyczne fotony – światło płynące od gwiazdy – lub przez pole magnetyczne, które przenika przez dysk formujący planety.”
Zrozumienie źródła jonizacji jest kluczowe. Naukowcy opierali się na symulacjach, porównując intensywne promieniowanie od młodej gwiazdy z obserwacjami JWST. Było to dobre dopasowanie, pokazujące, że energetyczne fotony gwiazd mogą napędzać rozpraszanie dysku.
„Nasze odkrycie przestrzennie rozdzielonej emisji neonu – i pierwsze wykrycie podwójnie zjonizowanego argonu – za pomocą Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba może stać się kolejnym krokiem w kierunku przekształcenia naszego zrozumienia tego, jak gaz jest usuwany z dysku formującego planety,” mówi Ilaria Pascucci, profesor z LPL, która pomogła odkryć, że neon śledzi wiatry dyskowe. „Te wnioski pomogą nam lepiej zrozumieć historię i wpływ na nasz własny układ słoneczny.”
Formowanie planet może być na skraju zatrzymania się w T Cha, a JWST pomaga nam to obserwować.
Źródło: Universe Today
