Раскрывая секреты формирования планет в условиях высокой ультрафиолетовой радиации!⁠⁠

Согласно новому исследованию, проведенному международной командой астрономов из Университета Пенсильвании, фундаментальные строительные блоки для формирования планет могут существовать даже в условиях экстремального ультрафиолетового излучения.

В данной работе были использованы уникальные возможности космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и сложное термохимическое моделирование для изучения протопланетного диска — облака пыли и газа, окружающего молодую звезду, которое в конечном итоге может привести к образованию планет и других небесных тел — в одной из самых экзотических сред нашей галактики.

"Астрономы давно стремятся понять, как формируются планеты внутри вращающихся газовых и пылевых дисков, окружающих молодые звезды", — отметил Байрон Портилья-Ревело, научный сотрудник в области астрономии и астрофизики из Научного колледжа Эберли в Пенсильвании и ведущий автор исследования.

"Эти структуры, известные как протопланетные диски, являются местом зарождения экзопланетных систем, подобных нашей Солнечной системе, сформировавшейся 4,5 миллиарда лет назад. Протопланетные диски часто образуются вблизи массивных звезд, излучающих значительное количество ультрафиолетового света, что потенциально может разрушать диски и влиять на их способность к образованию планет.

"Несмотря на значительный прогресс в изучении протопланетных дисков в близлежащих областях звездообразования, в этих регионах отсутствует интенсивное ультрафиолетовое излучение, характерное для более массивных и распространенных звездных скоплений".

Ультрафиолетовое излучение представляет собой невидимый свет с энергией, превышающей энергию видимого света. На Земле оно может вызывать повреждения клеток, начиная от легкого солнечного ожога и заканчивая раком кожи. В космосе, где отсутствуют атмосферные фильтры, ультрафиолетовое излучение гораздо более интенсивно.

В центре внимания исследования находилась молодая звезда солнечной массы, известная как XUE 1, расположенная примерно в 5500 световых годах от нашего Солнца в области, именуемой туманностью Лобстер (NGC 6357). Этот регион славится наличием более 20 массивных звезд, две из которых являются одними из самых массивных в нашей галактике и источниками экстремального ультрафиолетового излучения. В этом же регионе команда наблюдала дюжину молодых звезд меньшей массы, протопланетные диски которых подвергались воздействию интенсивного ультрафиолетового излучения.

Объединив наблюдения JWST с комплексными астрохимическими моделями, исследователи смогли определить состав крошечных пылинок в протопланетном диске вокруг XUE 1, которые в конечном итоге разрастутся и сформируют скалистые планеты. Они обнаружили, что диск содержит достаточно твердого материала, чтобы потенциально образовать по меньшей мере 10 планет, каждая из которых по массе сопоставима с массой Меркурия. Авторы также определили пространственное распределение в диске множества ранее обнаруженных молекул, включая водяной пар, монооксид углерода, двуокись углерода, цианистый водород и ацетилен.

"Эти молекулы могут способствовать формированию атмосфер формирующихся планет", — отметил Константин Гетман, профессор-исследователь кафедры астрономии и астрофизики Пенсильванского университета и соавтор исследования. "Обнаружение таких скоплений пыли и газа позволяет предположить, что фундаментальные строительные блоки для формирования планет могут существовать даже в условиях экстремального ультрафиолетового излучения".

Более того, основываясь на отсутствии определенных молекул, которые служат индикаторами ультрафиолетового излучения в свете, регистрируемом JWST, команда пришла к выводу, что протопланетный диск компактен и лишен газа на своих окраинах. Он простирается всего на 10 астрономических единиц — мера, основанная на среднем расстоянии между Землей и Солнцем — от звезды-хозяина, что примерно соответствует расстоянию от Солнца до Сатурна. По мнению исследовательской группы, такая компактность, вероятно, является результатом воздействия внешнего ультрафиолетового излучения, разрушающего удаленные области диска.

"Эти результаты подтверждают идею о том, что планеты формируются вокруг звезд даже в условиях сильного внешнего излучения", — отметил Эрик Фейгельсон, выдающийся старший научный сотрудник и профессор астрономии, астрофизики и статистики в Пенсильванском университете. "Это помогает объяснить, почему астрономы обнаружили, что планетные системы широко распространены вокруг других звезд".

По словам исследователей, изучение XUE 1 представляет собой ключевой шаг в понимании влияния внешнего излучения на протопланетные диски. Это закладывает основу для будущих наблюдений с использованием как космических, так и наземных телескопов, направленных на создание более полной картины формирования планет в различных космических условиях.

По словам Портильи-Ревело, данное исследование подчеркивает преобразующие возможности обсерватории Джеймса Уэбба в изучении тонкостей формирования планет и демонстрирует устойчивость протопланетных дисков перед лицом серьезных экологических вызовов.

Публикация взята с сайта: XUE: Thermochemical Modeling Suggests a Compact and Gas-depleted Structure for a Distant, Irradiated Protoplanetary Disk