Międzynarodowy zespół astronomów dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba dostarczył nam pierwszych obserwacji wody i innych cząstek pochodzących z wewnętrznej części dysku gwiazdy o dużej masie. Znalezienie takich cząstek oznacza możliwość istnienia tam skalistych planet, podobnych do tych pochodzących z naszego Układu Słonecznego. To odkrycie prowadzi do konkluzji, że skaliste planety mogą formować się także na dyskach wokół gwiazd o bardzo dużej masie, znacząco przekraczających masę Słońca i tworzących bardzo nieprzyjazne – wydawałoby się – środowisko.
Opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters badania to pierwsze wyniki projektu eXtreme UV Environments (XUE) realizowane w ramach programu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Projekt ten skupia się na charakterystyce dysków plenetotwórczych, w których centrum znajduje się masywna, formująca się dopiero gwiazda. Obszar naszej Galaktyki, gdzie istnieje najwięcej takich masywnych gwiazd, jest też prawdopodobnie obszarem, gdzie narodziło się najwięcej układów planetarno-gwiezdnych.
Program XUE ma na celu przebadanie 15 dysków w trzech obszarach Mgławicy Homara (znanej też jako NGC 6357), potężnej mgławicy znajdującej się około 5,5 tysiąca lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Skorpiona. Mgławica Homara jest jedną z najmłodszych i najbliższych nam masywnych formacji gwiezdnych, w której znajdują się najpotężniejsze gwiazdy naszej galaktyki.
Masywne gwiazdy są znacznie gorętsze od Słońca i dlatego emitują więcej promieniowania ultrafioletowego. Może to powodować rozpraszanie się gazu i sprawiać, że oczekiwany czas życia dysku będzie wynosić zaledwie milion lat. Dzięki Teleskopowi Webba astronomowie mogą badać wpływ promieniowania UV na wewnętrzne obszary dysków protoplanetarnych wokół gwiazd, takich jak nasze Słońce, w których powstają planety skaliste. Żaden inny teleskop nie daje takich możliwości.
Pierwszy obserwowany układ gwiezdny, nazwany XUE 1, znajduje się w pobliżu kilka bardzo masywnych gwiazd NGC 6357, a to oznacza, że stale, przez cały okres swojego istnienia, jest nastawiony na bardzo intensywne promieniowanie UV. Pomimo tak ekstremalnego środowiska naukowcy natknęli się na ślad cząstek stanowiących budulec skalnych planet.
– Odkryliśmy, że wewnętrzny dysk wokół XUE 1 jest zadziwiająco podobny do dysków w pobliskich obszarach gwiazdotwórczych – powiedział Rens Waters z Uniwersytetu Radboud w Holandii, członek zespołu astronomów. – Wykryliśmy wodę i inne cząsteczki, takie jak tlenek węgla, dwutlenek węgla, cyjanowodór i acetylen. Jednak znaleziona emisja była słabsza, niż przewidywały niektóre modele. Może to sugerować mały promień zewnętrzny dysku.
– Byliśmy zaskoczeni i podekscytowani, ponieważ po raz pierwszy wykryto te cząsteczki w tak ekstremalnych warunkach – dodał Lars Cuijpers z Uniwersytetu Radboud.
Badacze uważają, że przedstawione wyniki to „dobra wiadomość dla powstawania planet skalistych”, w tym sensie, że warunki panujące na dysku wewnętrznym XUE 1 przypominają te panujące w dobrze zbadanych dyskach znajdujących się w pobliskich obszarach gwiazdotwórczych, gdzie powstają jedynie gwiazdy o małej masie. Sugeruje to, że planety skaliste mogą powstawać w znacznie szerszym zakresie środowisk, niż wcześniej sądzono.
Czy zostanie to potwierdzone – to zależy od kolejnych badań w programie XUE.
– XUE 1 jest przykładem na to, że w tak ekstremalnym środowisku istnieją warunki do powstawania planet skalistych. Następnym krokiem jest sprawdzenie, jak powszechne jest to zjawisko – mówi Ramírez-Tannus z Instytutu Astronomii Maxa Plancka, pierwszy autor badań. – Będziemy obserwować inne dyski w tym samym regionie, aby określić częstotliwość, z jaką można obserwować te warunki.
Badania: María Claudia Ramírez-Tannus et al, XUE: Molecular Inventory in the Inner Region of an Extremely Irradiated Protoplanetary Disk, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/ad03f8
Opracowano na podstawie artykułu Webb study reveals rocky planets can form in extreme environments opublikowanego na portalu Phys.org, dostarczonego przez Europejską Agencję Kosmiczną.
