I et fjernt stjernesystem ser JWST enden på planetdannelsen
Hver gang en stjerne dannes, repræsenterer den en eksplosion af muligheder. Ikke for stjernen selv; dens skæbne er styret af dens masse. De muligheder, det betyder, er i de planeter, der dannes omkring det. Vil nogle være stenede? Vil de være i den beboelige zone? Vil der være liv på nogen af planeterne en dag?
Der er et punkt i ethvert stjernesystems udvikling, når det ikke længere kan danne planeter. Der kan ikke dannes flere planeter, fordi der ikke er mere gas og støv tilgængeligt, og de ekspanderende planetariske muligheder er afkortet. Men den samlede masse af et stjernesystems planeter tæller aldrig op til den samlede masse af gas og støv, der er tilgængelig omkring den unge stjerne.
Hvad sker der med massen, og hvorfor kan der ikke dannes flere planeter?
Når en protostjerne dannes i en sky af molekylært brint, ledsages den af en roterende skive af gas og støv kaldet en cirkumstellær skive. Efterhånden som materiale samles i større og større kroppe, danner planetesimaler og til sidst planeter. På det tidspunkt omtales disken som en protoplanetarisk disk. Men uanset hvad vi kalder det, er den roterende skive reservoiret af materiale, som planeter dannes ud af.
I vores solsystem er der flere stenede genstande end gasformige. Ikke efter masse, men efter antal. Forskere tror, at systemer, der ligner vores, danner et lignende antal stenede og gasformige genstande.
Men i solsystemets tidlige dage var der meget mere gas end der var faste stoffer. Dette modsiger det faktum, at skiverne omkring unge stjerner indeholder 100 gange mere gas end de faste stoffer. Hvor bliver al gassen af?
Ny forskning baseret på JWST-observationer giver et svar. Undersøgelsen er "JWST MIRI MRS Observations of T Cha:Discovery of a Spatally Resolved Disk Wind." Den er udgivet i The Astronomical Journal , og hovedforfatteren er Naman S. Bajaj, en doktorand ved University of Arizona's Lunar and Planetary Laboratory.
T Chamaelontis (T Cha) er en ung T Tauri-stjerne, der ligger omkring 335 lysår væk. T Tauri-stjerner er mindre end omkring 10 millioner år gamle og er endnu ikke kommet ind i hovedsekvensen. På dette tidspunkt i deres udvikling forsvinder skiverne omkring T Tauri-stjernerne. Gassen i disken bliver aktivt spredt ud i rummet.
"Det er vigtigt at vide, hvornår gassen spredes, da det giver os en bedre idé om, hvor meget tid gasformige planeter har til at forbruge gassen fra deres omgivelser," sagde hovedforfatter Bajaj. "Med hidtil usete glimt af disse skiver omkring unge stjerner, planeternes fødesteder, hjælper JWST os med at afdække, hvordan planeter dannes."
Da typen og antallet af planeter dannet i en skive omkring en stjerne afhænger af, hvor meget gas og støv der er tilgængeligt, er det grundlæggende at vide, hvordan og hvornår det spredes, for at forstå det eventuelle stjernesystem.
"Så kort sagt afhænger resultatet af planetdannelsen af skivens udvikling og spredning," sagde Bajaj.
T Cha er bemærkelsesværdig af en anden grund ud over sin unge alder. Dens eroderende cirkumstellare skive har et stort støvgab i sig omkring 30 astronomiske enheder bredt. På indersiden af mellemrummet er en smal ring af materiale tæt på stjernen, og på ydersiden af mellemrummet er resten af skivematerialet. En planetarisk kandidat er i hullet, men er ikke en del af denne forskning.
Den kraft, der spreder gassen, kaldes skivevinden. I denne forskning brugte de involverede videnskabsmænd JWST til at sondere disken og opdage, hvad der driver vinden. Dette er første gang, at forskere har afbilledet skivevinden.
Ionisering spiller en stor rolle i diskdispersion. Ionisering sker, når energiske fotoner fra en stjerne rammer et atom og fjerner en eller flere elektroner. Ionisering af forskellige typer atomer frigiver særligt lys, som JWST kan se, og som videnskabsmænd kan bruge til at spore aktiviteten i disken. I denne forskning opdagede JWST to ædelgasser, der blev ioniseret:argon og neon. JWST detekterede også dobbeltioniseret argon, første gang det nogensinde er blevet opdaget på en disk.
Astronomer har i et årti vidst, at Ne ii sporer skivevinde. Forskere, der arbejder med NASAs Spitzer-rumteleskop, opdagede det. Ved T Cha sporer Ne ii emission væk fra disken, som er kompatibel med en diskvind.
"Neonsignaturen i vores billeder fortæller os, at diskvinden kommer fra et udvidet område væk fra disken," sagde Bajaj. "Disse vinde kan enten drives af højenergifotoner - i det væsentlige lyset, der strømmer fra stjernen - eller af det magnetiske felt, der væver sig gennem den planetdannende skive."
Det er vigtigt at forstå kilden til ioniseringen. For at grave i det stolede forskerne på simuleringer. Forskerne simulerede den intense stråling fra den unge stjerne og sammenlignede den med JWST-observationerne. Der var et godt match, der viste, at de energiske stjernefotoner kan drive diskens spredning.
"Vores opdagelse af rumligt opløst neon-emission - og den første påvisning af dobbeltioniseret argon - ved hjælp af James Webb Space Telescope kan blive det næste skridt mod at transformere vores forståelse af, hvordan gas rydder ud af en planetdannende skive," sagde Ilaria Pascucci, en professor ved LPL, der hjalp med at opdage, at neon sporer skivevinde. "Denne indsigt vil hjælpe os med at få et bedre indtryk af historien og indvirkningen på vores eget stjernesystem."
Som en ung T Tauri-stjerne ændrer T Cha sig hurtigt. Tidligere observationer for omkring 17 år siden med Spitzer afslørede et andet spektrum end disse observationer med JWST. Forskellene kan forklares med en lille indre skive af materiale nær T Cha, der har mistet mærkbar masse i de mellemliggende 17 år. I specifikke videnskabelige termer er MIRI [Ne ii] fluxen 50 % højere end Spitzer fluxen opnået i 2006. Fremtidige undersøgelser kan hjælpe med at kaste endnu mere lys over disse vinddiagnostiske linjer.
Chengyan Xie, en andenårs ph.d.-studerende ved LPL, som er involveret i forskningen, mener, at vi ser diskspredning i realtid, og at tingene vil fortsætte med at ændre sig hurtigt.
"Sammen med de andre undersøgelser antyder dette også, at disken af T Cha er ved slutningen af sin udvikling," sagde Xie. "Vi kan måske være vidne til spredningen af al støvmassen i T Chas indre skive inden for vores levetid."
Planetdannelse kan være ved at gå i stå ved T Cha, og JWST hjælper os med at se det ske.
Flere oplysninger: Naman S. Bajaj et al, JWST MIRI MRS Observationer af T Cha:Discovery of a Spatally Resolved Disk Wind, The Astronomical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-3881/ad22e1
Journaloplysninger: Astronomisk tidsskrift
Leveret af Universe Today
Varme artikler
-
Heras CubeSat for at udføre den første radarsonde af en asteroideJuventas CubeSat. Kredit:ESA/GomSpace Lille nok til at være en flyhåndbagage, Juventas rumfartøjet har ikke desto mindre store missionsmål. En gang i kredsløb om sit mållegeme, Juventas vil udfold -
20 års jubilæum for det første lys til SDSS-teleskopEt kort, der viser noget af det, Sloan Digital Sky Survey har opdaget i løbet af de sidste tyve år. Prikkerne viser afstanden til forskellige himmelobjekter, som SDSS har opdaget. Kortets vandrette ak -
Billede:Time-lapse-sekvens af Jupiters nordKredit:NASA Slående atmosfæriske træk på Jupiters nordlige halvkugle er fanget i denne serie af farveforbedrede billeder fra NASAs Juno-rumfartøj. En anticyklonisk hvid oval, kaldet N5-AWO, kan s -
Iltlinje åbner nyt perspektiv på det fjerne universSEPIA-instrumentet på APEX-teleskopet i Chile. På dette arkivfoto, instrumentet bliver hejst indad. Kredit:ESO/Onsala Space Observatory/A. Ermakov Et hold af astronomer fra Leiden University og Un
- Atomisk tynde magneter til næste generation af spin- og kvanteelektronik
- At løse et gammelt mejerimysterium kan hjælpe med at helbrede moderne madsygdomme
- Hvad er de letteste elementer?
- Plan B:Syv måder at konstruere klimaet på
- Et nyhedsabonnement til din iPhone? Apple kan lancere en inden 2019:rapport
- Forskere udvikler nye gennemsigtige bredbånds elektromagnetiske interferensafskærmningsmaterialer