Astronomer udfører første søgning efter at danne planeter med James Webb Space Telescope

Billeddannelse af planeternes 'råmateriale'

The University of Victoria papir, ledet af astronomistuderende Camryn Mullin, beskriver billeder af disken omkring den unge stjerne HL Tau.

"HL Tau er det yngste system i vores undersøgelse, og stadig omgivet af en tæt strøm af støv og gas, der falder ned på disken," sagde Mullin, en medforfatter af alle tre undersøgelser. "Vi var forbløffede over detaljeringsgraden, hvormed vi kunne se dette omgivende materiale med JWST, men desværre skjuler det ethvert signal fra potentielle planeter."

HL Taus disk er kendt for at have adskillige solsystemskaleringsringe og huller, der kan rumme planeter.

"Selvom der er et væld af beviser for igangværende planetdannelse, er HL Tau for ung med for meget mellemliggende støv til at se planeterne direkte," sagde Jarron Leisenring, hovedefterforsker af observationskampagnen, der leder efter dannede planeter og astronom ved universitetet fra Arizona Steward Observatory. "Vi er allerede begyndt at se på andre unge systemer med kendte planeter for at hjælpe med at danne et mere komplet billede."

Men til holdets overraskelse afslørede JWST uventede detaljer om en anden funktion:protostjernehylsteret, som i det væsentlige er en tæt indstrømning af støv og gas, der omgiver den unge stjerne, der lige er begyndt at smelte sammen, ifølge Leisenring. Under påvirkning af tyngdekraften falder materiale fra det interstellare medium indad på stjernen og skiven, hvor det tjener som råmateriale for planeter og deres forstadier.

UArizona-undersøgelsen, ledet af Kevin Wagner, en NASA Hubble/Sagan Fellow ved UArizona Steward Observatory, undersøgte den protoplanetariske skive af MWC 758. I lighed med SAO 206462 afslørede tidligere observationer fra det UArizona-ledede hold, at der dannes spiralarme i skiven, hvilket antyder. ved en massiv planet, der kredser om sin værtsstjerne.

Selvom der ikke blev opdaget nye planeter i skiven under de seneste observationer, er følsomheden banebrydende, siger forskerne, da den giver dem mulighed for at placere de strengeste begrænsninger endnu på de formodede planeter. For det første udelukker resultaterne eksistensen af ​​yderligere planeter i de ydre områder af MWC 758, hvilket stemmer overens med en enkelt gigantisk planet, der driver spiralarmene.

"Manglen på planeter opdaget i alle tre systemer fortæller os, at planeterne, der forårsager hullerne og spiralarmene enten er for tæt på deres værtsstjerner eller for svage til at blive set med JWST," sagde Wagner, en medforfatter til alle tre undersøgelser . "Hvis sidstnævnte er sandt, fortæller det os, at de er af relativt lav masse, lav temperatur, indhyllet i støv eller en kombination af de tre - som det sandsynligvis er tilfældet i MWC 758."

Søgen efter at danne planeter fortsætter

Det er vigtigt at fange planeter i færd med at dannes, fordi astronomer kan indsamle information ikke kun om dannelsesprocessen, men hvordan kemiske grundstoffer bliver fordelt gennem et planetsystem.

"Kun omkring 15 procent af stjerner som solen har planeter som Jupiter. Det er virkelig vigtigt at forstå, hvordan de dannes og udvikler sig, og at forfine vores teorier," siger U-M Michael Meyer, UM-astronom og medforfatter til alle tre undersøgelser. "Nogle astronomer tror, ​​at disse gasgigantiske planeter regulerer leveringen af ​​vand til klippeplaneter, der dannes i de indre dele af skiverne."

At vide, hvordan disse skiver er formet af gasgiganter, vil hjælpe astronomer i sidste ende med at forstå egenskaberne og udviklingen af ​​protoplanetariske skiver, der senere giver anledning til klippefyldte, jordlignende planeter, sagde Meyer.

"Dybest set i hver disk, vi har observeret med høj nok opløsning og følsomhed, har vi set store strukturer som huller, ringe og, i tilfældet med SAO 206462, spiraler," sagde Cugno. "De fleste, hvis ikke alle, af disse strukturer kan forklares ved at danne planeter, der interagerer med skivematerialet, men der findes andre forklaringer, der ikke involverer tilstedeværelsen af ​​gigantiske planeter.

"Hvis det lykkes os endelig at se disse planeter, kan vi forbinde nogle af strukturerne med dannende ledsagere og relatere dannelsesprocesser til andre systemers egenskaber på langt senere stadier. Vi kan endelig forbinde prikkerne og forstå, hvordan planeter og planetsystemer udvikler sig som en helhed."

Flere oplysninger: Kevin Wagner et al., JWST/NIRCam Imaging of Young Stellar Objects. I. Begrænsninger på planeter udenfor spiralskiven omkring MWC 758, The Astronomical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-3881/ad11d5

Gabriele Cugno et al., JWST/NIRCam Imaging of Young Stellar Objects. II. Dybe begrænsninger på kæmpeplaneter og en planetkandidat uden for spiralskiven omkring SAO 206462, The Astronomical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-3881/ad1ffc

Camryn Mullin et al., JWST/NIRCam Imaging of Young Stellar Objects. III. Detaljeret billeddannelse af nebularmiljøet omkring HL Tau Disken, The Astronomical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-3881/ad2de9

Journaloplysninger: Astronomisk tidsskrift

Leveret af University of Michigan