_ Astronomii efectuează prima căutare pentru formarea planetelor cu telescopul spațial James Webb

Planetele se formează în discuri de praf și gaz numite discuri protoplanetare care se rotesc în jurul unei protostele centrale în timpul asamblării sale finale. Deși au fost fotografiate câteva zeci de astfel de discuri, doar două planete au fost surprinse în curs de formare până acum. Acum, astronomii vizează instrumentele puternice de la bordul telescopului spațial James Webb către discuri protoplanetare pentru a încerca să găsească indicii timpurii despre modul în care se formează planetele și despre modul în care aceste planete influențează discul lor natal.

Un trio de studiile conduse de Universitatea din Michigan, Universitatea din Arizona și Universitatea din Victoria au combinat imaginile JWST cu observațiile anterioare făcute de Telescopul Spațial Hubble și Atacama Large Millimeter Array, sau ALMA, în Chile. Pe baza observațiilor auxiliare, echipa a folosit JWST pentru a observa discurile protoplanetare HL Tau, SAO 206462 și MWC 758, în speranța de a detecta orice planete care s-ar putea forma.

În lucrări, publicate în The Astronomical Journal, cercetătorii au reunit interacțiuni nevăzute până acum între discul care formează planeta și învelișul de gaz și praf care înconjoară stelele tinere din centrul discurilor protoplanetare.

Studiul U-M, condus de astronomul U-M Gabriele Cugno, a vizat JWST către un disc care înconjoară o protostea numită SAO 206462. Acolo, cercetătorii au găsit potențial o planetă candidată în acțiunea de a se forma într-un disc protoplanetar, dar nu era planeta pe care se așteptau să o găsească.

„Mai multe simulări sugerează că planeta ar trebui să fie în interiorul discului, masivă, mare, fierbinte și strălucitoare. Dar nu am găsit-o. Aceasta înseamnă că fie planeta este mult mai rece decât credem, fie poate fi ascunsă de unii. material care ne împiedică să-l vedem”, a spus Cugno, de asemenea coautor la toate cele trei lucrări. „Ceea ce am găsit este o planetă candidată diferită, dar nu putem spune cu 100% certitudine dacă este o planetă sau o stea sau o galaxie de fundal slabă care ne contaminează imaginea. Observațiile viitoare ne vor ajuta să înțelegem exact la ce ne uităm.”

Astronomii au observat discul în trecut, în special cu telescopul spațial Hubble, telescopul Subaru, telescopul foarte mare și ALMA. Aceste observații arată un disc compus din două spirale puternice, care sunt probabil lansate de o planetă în formare. Planeta pe care echipa U-M se aștepta să o găsească este un tip numit gigant gazos, planete compuse în principal din hidrogen și heliu, asemănătoare cu Jupiter din propriul nostru sistem solar.

„Problema este, orice am încercat. a detecta este de sute de mii, dacă nu de milioane de ori mai slab decât steaua”, a spus Cugno. „Este ca și cum ai încerca să detectezi un mic bec lângă un far.”

Pentru a privi mai îndeaproape discul, echipa a folosit un instrument de pe JWST numit NIRCam. NIRCam detectează lumina infraroșie, iar astronomii au folosit instrumentul folosind o tehnică numită imagistica diferențială unghiulară. Această tehnică poate fi utilizată pentru a detecta atât radiația termică a planetei, așa cum a făcut echipa pentru a detecta planeta candidată, cât și liniile de emisie specifice asociate cu materialul care cade pe planetă și lovește suprafața acesteia cu viteză mare.

Imaginând „materia primă” a planetelor

Lucrarea Universității din Victoria, condusă de studentul la astronomie Camryn Mullin, descrie imagini ale discului din jurul tinerei stele HL Tau.

„HL Tau este cel mai tânăr sistem din sondajul nostru și încă înconjurat de un flux dens de praf și gaz care cade pe disc”, a spus Mullin, un coautor al tuturor celor trei studii. „Am fost uimiți de nivelul de detaliu cu care am putut vedea acest material din jur cu JWST, dar, din păcate, ascunde orice semnal de la potențiale planete.”

Discul lui HL Tau este cunoscut pentru că are mai multe sisteme solare. inele de scară și goluri care ar putea adăposti planete.

„În timp ce există o mulțime de dovezi pentru formarea în curs de desfășurare a planetelor, HL Tau este prea tânăr, cu prea mult praf intermediar pentru a vedea planetele în mod direct”, a spus Jarron Leisenring, investigatorul principal al campaniei de observare care caută planete în formare și astronom la Observatorul Steward al Universității din Arizona. „Am început deja să ne uităm la alte sisteme tinere cu planete cunoscute pentru a ajuta la formarea unei imagini mai complete.”

Cu toate acestea, spre surprinderea echipei, JWST a dezvăluit detalii neașteptate ale unei alte caracteristici: învelișul proto-stelar. , care este în esență un flux dens de praf și gaz care înconjoară tânăra stea care tocmai începe să se unească, potrivit Leisenring. Sub influența gravitației, materialul din mediul interstelar cade spre interior pe stea și disc, unde servește drept materie primă pentru planete și precursorii acestora.

Studiul UArizona, condus de Kevin Wagner, un Fellow NASA Hubble/Sagan de la UArizona Steward Observatory, a examinat discul protoplanetar al MWC 758. Similar cu SAO 206462, observațiile anterioare ale echipei conduse de UArizona au dezvăluit brațe spiralate care se formează în disc, sugerând o planetă masivă care orbitează în jurul stelei gazdă.

Deși nu au fost detectate planete noi pe disc în timpul celor mai recente observații, sensibilitatea este inovatoare, spun cercetătorii, deoarece le permite să pună cele mai stricte constrângeri până acum asupra planetelor suspectate. În primul rând, rezultatele exclud existența unor planete suplimentare în regiunile exterioare ale MWC 758, în concordanță cu o singură planetă gigantică care conduce brațele spiralate.

„Lipsa planetelor detectate în toate cele trei sisteme arată ne spune că planetele care provoacă golurile și brațele spiralate fie sunt prea aproape de stelele gazdă, fie prea slabe pentru a fi văzute cu JWST”, a spus Wagner, un coautor al tuturor celor trei studii. „Dacă aceasta din urmă este adevărată, ne spune că sunt de masă relativ scăzută, temperatură scăzută, învăluite în praf sau o combinație a celor trei – așa cum este probabil cazul în MWC 758.”

Prinderea planetelor în curs de formare este importantă, deoarece astronomii pot culege informații nu numai despre procesul de formare, ci și despre modul în care elementele chimice sunt distribuite în întregul sistem planetar.

„Numai aproximativ 15% dintre stele precum Soarele au planete precum Jupiter. Este foarte important să înțelegem cum se formează și cum evoluează și să ne rafinam teoriile", a spus UM Michael Meyer, astronom UM și coautor al tuturor celor trei studii. „Unii astronomi cred că aceste planete gigantice gazoase reglează livrarea apei către planetele stâncoase care se formează în părțile interioare ale discurilor.”

Cunoașterea modului în care aceste discuri sunt modelate de giganții gazosi îi va ajuta pe astronomi să înțeleagă în cele din urmă proprietățile. și evoluția discurilor protoplanetare care mai târziu dau naștere unor planete stâncoase, asemănătoare Pământului, a spus Meyer.

„Practic, în fiecare disc pe care l-am observat cu o rezoluție și sensibilitate suficient de mare, am văzut structuri mari, cum ar fi goluri, inele și, în cazul SAO 206462, spirale”, a spus Cugno. „Majoritatea, dacă nu toate, aceste structuri pot fi explicate prin formarea de planete care interacționează cu materialul discului, dar există și alte explicații care nu implică prezența planetelor gigantice.

„Dacă reușim să vedem în sfârșit aceste planete. , putem conecta unele dintre structuri cu însoțitori de formare și putem lega procesele de formare la proprietățile altor sisteme în stadii mult mai ulterioare. Putem conecta în sfârșit punctele și înțelegem cum evoluează planetele și sistemele planetare în ansamblu.”

(Fluierul)