Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

JWST bruger interferometritilstand til at afsløre to protoplaneter omkring en ung stjerne

PDS 70-systemet set af JWST's interferometritilstand og efter omfattende databehandling. En gul stjerne markerer placeringen af ​​PDS 70, med PDS 70 b og c også vist. JWST viser de infrarøde emissioner, der kommer fra disken. Kredit:Blakely et al., arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.13032

JWST'en bøjer sine muskler med sin interferometritilstand. Forskere brugte det til at studere et velkendt ekstrasolsystem kaldet PDS 70. Målet? For at teste interferometritilstanden og se, hvordan den fungerer, når du observerer et komplekst mål.



Tilstanden bruger teleskopets NIRISS (Near Infrared Imager og Slitless Spectrograph) som et interferometer. Det kaldes Aperture Masking Interferometry (AMI), og det gør det muligt for JWST at nå sit højeste niveau af rumlig opløsning.

Et hold af astronomer brugte JWST's AMI til at observere PDS 70-systemet. PDS 70 er en ung T-Tauri-stjerne på omkring 5,4 millioner år gammel. I den unge alder omgiver dens protoplanetariske skive den stadig. PDS 70 er et velundersøgt system, der har fanget astronomernes opmærksomhed. Det er unikt, fordi dets to planeter, PDS 70 b og c, gør det til det eneste multiplanet protoplanetariske disksystem, vi kender til.

Forskerne ønskede at bestemme, hvor let AMI'en ville finde PDS 70's to kendte planeter, og hvad den ellers kunne observere i systemet.

Deres forskningsartikel har titlen "The James Webb Interferometer:Space-based interferometric detections of PDS 70 b and c at 4,8 µm." Den er tilgængelig på preprint-serveren arXiv og er ikke blevet peer-reviewet endnu. Hovedforfatteren er Dori Blakely fra Institut for Fysik og Astronomi ved University of Victoria, BC, Canada.

PDS 70 er kendt for sit planetpar. PDS 70 b er omkring 3,2 Jupiter-masser og følger en 123-årig omløbsperiode. PDS 70 c er omkring 7,5 Jupitermasser og følger en 191-årig bane. En af de mest forvirrende ting ved systemet er, at PDS 70 b ser ud til at have sin egen accretion disk. Systemet viser også spændende beviser på et tredje legeme, måske en anden stjerne.

JWST's interferometri registrerede nemt begge planeter. Faktisk fandt observationerne bevis for cirkumplanetære diskemissioner omkring PDS 70 b og c. "Vores fotometri af både PDS 70 b og c giver bevis for cirkumplanetær diskemission," skriver forskerne.

Det betyder, at vi kan se stjernen og dens protoplanetariske skive, hvor planeter dannes, og de individuelle cirkumplanetære skiver omkring hver planet. Disse skiver er, hvor måner dannes, og at se dem i et system 366 lysår væk er meget imponerende.

Disse billeder er fra tidligere forskning, der brugte JWST, men ikke dens interferometritilstand. Den øverste række er fra teleskopets F187N-filter, og den nederste række er fra teleskopets F480M-filter. Den venstre kolonne viser de komplette billeder. Den midterste kolonne viser systemet med disken fratrukket. Den højre kolonne viser systemet med skiven og begge kendte planeter udtrukket. Tilbage er en potentiel tredje planet, planet "d", og en armlignende funktion og potentiel tilvækststrøm. Kredit:V. Christiaens et al., arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.04855

JWST's AMI-observationer fandt også en tredje punktkilde. Dens lys er anderledes end lyset fra planetparret og ligner mere lyset fra stjernen. Hvis det er en anden planet, er dens sammensætning anderledes end de andre. Hvis det ikke er en anden planet, betyder det ikke, at det nødvendigvis skal være en anden stjerne. JWST kan se spredt stjernelys fra en anden gasformig, støvet struktur eller klump i skiven.

"Dette indikerer, at det, vi observerer, ikke skyldes en simpel indre diskstruktur og kan antyde en kompleks indre diskmorfologi, såsom en spiral eller klumpete træk," forklarer forskerne.

Den uforklarlige tredje kilde kunne være noget mere eksotisk. Tidligere forskning identificerede også kilden og antydede, at det kunne være en tilvækststrøm, der flyder mellem PDS 70 b og c. "Vi fortolker dets signal i umiddelbar nærhed af planet c som at spore tilvækststrømmen, der fodrer dens cirkumplanetære skive," skrev forfatterne til den tidligere forskning.

Eller måske mest spændende, kilden kunne være en anden planet. "Et andet scenarie er, at det signal, vi observerer, skyldes en yderligere planetinteriør i kredsløbet om PDS 70 b," forklarer forfatterne. "Opfølgningsobservationer vil være nødvendige for at bestemme arten af ​​denne emission," skriver forfatterne.

En del af observationernes succes kommer fra, hvad den ikke opdagede. Protoplanetariske skiver er støvede og svære at undersøge. JWST har et ben op på den, fordi den kan se infrarødt lys. Når det bruges i interferometritilstand, er det et kraftfuldt værktøj. Det faktum, at den ikke kunne opdage andre planeter, er dog fremskridt. "Derudover sætter vi de dybeste begrænsninger på yderligere planeter," i en del af disken. Disse begrænsninger vil hjælpe fremtidige forskere med at undersøge PDS 70-systemet og andre ekstrasolsystemer.

Resultaterne viser også en anden af ​​AMIs styrker:dens evne til at se ind i dele af parameterrummet, som andre teleskoper ikke kan. "Yderligere viser vores resultater, at NIRISS/AMI pålideligt kan måle relativ astrometri og kontraster af unge planeter i en del af parameterrummet (små adskillelser og moderate til høje kontraster), som er unik for denne observationstilstand og utilgængelig for alle andre nuværende faciliteter ved 4,8 µm," forklarer forfatterne.

JWST har allerede etableret sin plads i astronomiens historie. Det har indfriet sit løfte og har allerede bidraget væsentligt til vores forståelse af kosmos. Teleskopets observationer med dets Aperture Masking Interferometry-tilstand vil yderligere cementere dets plads i historien.

"Her, ved hjælp af kraften fra James Webb Interferometer, detekterer vi PDS 70, dens ydre skive og dens to protoplaneter, b og c. Det er de første planeter, der er opdaget med rumbaseret interferometri," skriver forfatterne.

Flere oplysninger: Dori Blakely et al., The James Webb Interferometer:Rumbaserede interferometriske detektioner af PDS 70 b og c ved 4,8 μm, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.13032

Journaloplysninger: arXiv

Leveret af Universe Today




Sidste artikel

Næste artikel

Varme artikler
Sprog: French | Italian | Spanish | Portuguese | Swedish | German | Dutch | Danish | Norway |

Videnskab © https://da.scienceaq.com