Telescopul Webb dezvăluie o comoară misterioasă de carbon în jurul tinerei stele

Aceasta este impresia unui artist despre o tânără stea înconjurată de un disc de gaz și praf. O echipă internațională de astronomi a folosit telescopul spațial James Webb de la NASA pentru a studia discul din jurul unei stele tinere, de masă foarte mică, cunoscută sub numele de ISO-ChaI 147. Rezultatele dezvăluie cea mai bogată chimie de hidrocarburi văzută până acum pe un disc protoplanetar. Sursa imagine: NASA/JPL-Caltech

folosind Telescopul spațial James WebbOamenii de știință au descoperit o varietate bogată de molecule de carbon într-un disc protoplanetar în jurul unei stele cu masă mică, sugerând un tip unic de mediu de formare planetară care ar putea duce la crearea de planete sărace în carbon.

O echipă internațională de astronomi a studiat un disc de gaz și praf în jurul unei stele tinere, cu masă foarte mică, folosind… NASATelescopul spațial James Webb (JWST). Rezultatele dezvăluie cel mai mare număr de molecule care conțin carbon observat vreodată pe un astfel de disc până în prezent. Aceste rezultate au implicații pentru compoziția potențială a oricăror planete care se pot forma în jurul acestei stele.

Implicații pentru formarea planetei

Este mai probabil ca planetele stâncoase să se formeze în jurul stelelor cu masă mică decât giganții gazoase, ceea ce le face cele mai comune planete în jurul celor mai comune stele din galaxia noastră. Se cunosc puține lucruri despre chimia acestor lumi, care pot fi similare sau foarte diferite de Pământ. Studiind discurile din care se formează astfel de planete, astronomii speră să înțeleagă mai bine procesul de formare a planetelor și compoziția planetelor rezultate.

Discurile care formează planete în jurul stelelor de masă foarte mică sunt dificil de studiat, deoarece sunt mai mici și mai slabe decât discurile din jurul stelelor de masă mare. Un program numit MIRI (Mid-Infrared Instrument) pentru Mid-Range Infrared Disk Survey (MINDS) își propune să folosească capacitățile unice ale Webb pentru a construi o punte între inventarul chimic al discurilor și proprietățile exoplanetelor.

„Webb are o sensibilitate și o rezoluție spectrală mai bună decât telescoapele spațiale în infraroșu anterioare”, a explicat autorul principal Aditya Araphavi de la Universitatea din Groningen din Țările de Jos. „Aceste observații nu sunt posibile de pe Pământ, deoarece emisiile de pe disc sunt blocate de atmosfera noastră.”

Spectrul stelei ISO-ChaI 147 dezvăluit de instrumentul MIRI (Mid-Infrared Instrument) al telescopului spațial James Webb al NASA arată cea mai bogată chimie de hidrocarburi văzută până acum pe un disc protoplanetar, constând din 13 molecule purtătoare de carbon. Aceasta include prima descoperire extrasolară a etanului (C2H6). Echipa a reușit, de asemenea, să detecteze etilena (C2H4), propena (C3H4) și radicalul metil CH3, pentru prima dată într-un disc protoplanetar. Sursa imagine: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)

Descoperiri de pionierat în chimia exoplanetară

Într-un nou studiu, această echipă a explorat regiunea din jurul unei stele cu masă foarte mică cunoscută sub numele de ISO-ChaI 147, o stea veche de 1 până la 2 milioane de ani, care cântărește doar de 0,11 ori masa Soarelui. Spectrul dezvăluit de instrumentul MIRI al lui Webb arată cea mai bogată chimie de hidrocarburi văzută până acum pe un disc protoplanetar – un total de 13 molecule diferite purtătoare de carbon. Descoperirile echipei includ prima descoperire a etanului (C₂H₆) în afara sistemului nostru solar, precum și etilena (C₂H₄), propenă (c₃H₄), și radicalul metil CH₃.

„Aceste molecule au fost deja detectate în sistemul nostru solar, cum ar fi în comete precum 67P/Churyumov-Gerasimenko și C/2014 Q2 (Lovejoy)”, a adăugat Arabhavi. „Webb ne-a permis să înțelegem că aceste molecule de hidrocarburi sunt nu numai diverse, ci și abundente. Este uimitor că acum putem vedea dansul acestor molecule în leagănul planetelor ne gândim de obicei la.”

Echipa subliniază că aceste rezultate au implicații majore pentru chimia discului interior și a planetelor care se pot forma acolo. Din moment ce Webb a dezvăluit că gazul din disc este foarte bogat în carbon, probabil că mai rămâne puțin carbon în materialele solide din care se formează planetele. Ca rezultat, planetele care se formează acolo pot ajunge să fie sărace în carbon. (Pământul însuși este considerat sărac în carbon.)

„Aceasta este foarte diferită de compoziția pe care o vedem pe discurile din jurul stelelor de tip solar, unde domină moleculele purtătoare de oxigen, cum ar fi apa și dioxidul de carbon”, a adăugat membrul echipei Inga Kamp, de asemenea de la Universitatea din Groningen. „Acest obiect dovedește că aceasta este o clasă unică de organisme.”

„Este incredibil că putem detecta și cuantifica molecule pe care le cunoaștem bine pe Pământ, cum ar fi benzenul, într-un obiect aflat la mai mult de 600 de ani lumină depărtare”, a adăugat membrul echipei Agnès Perrin, de la Centre National de la Recherche Scientifique. în Franța.

Direcții viitoare de cercetare

În continuare, echipa științifică intenționează să-și extindă studiul pentru a include un eșantion mai mare de aceste discuri în jurul stelelor cu masă foarte mică, pentru a-și dezvolta înțelegerea asupra cât de comune sau neobișnuite sunt regiunile terestre de formare a planetelor bogate în carbon. „Extinderea studiului nostru ne va permite, de asemenea, să înțelegem mai bine cum se formează aceste molecule”, a explicat Thomas Henning, membru al echipei și cercetător principal al MINDS, de la Institutul Max Planck pentru Astronomie din Germania. „Multe caracteristici din datele Webb rămân, de asemenea, neidentificate, așa că este necesară o analiză spectrală suplimentară pentru a interpreta pe deplin observațiile noastre.”

Această lucrare subliniază, de asemenea, nevoia critică a oamenilor de știință de a colabora între discipline. Echipa observă că aceste rezultate și datele însoțitoare pot contribui la alte domenii, inclusiv fizica teoretică, chimie și astrochimie, pentru a interpreta spectre și a explora noi caracteristici în acest interval de lungimi de undă.

Pentru a afla mai multe despre această descoperire, consultați Web-ul dezvăluie secretele discurilor protoplanetare bogate în carbon.

Referință: „Hidrocarburi abundente în disc în jurul unei stele de masă extrem de mică” de A. M. Arabhavi, I. Kamp, Th. Henning, E.F. van Dishoek, V. Creștinii, D. Gasman, A. Perrin, M. Goodale, B. Tabone, J. Kanwar, L. B. F. M. Waters, I. Pascucci, M. Samland, J. Beiruti, J. Bitoni, S. L. Grant, P. O. Lagage, T. B. Ray, P. Vandenbosch, O. Apsell, I. Argirio, De Parrado, A. Boccaletti, J. Bowman, A. Carati O. Jarati, A.M. Glauser, F. Lahuis, M. Müller, J. Olofsson, E. Pantin, S. Chitawar, M. Morales-Calderon, R. Franceschi, H. Zhang, N. Pawlik, D. Rodgers-Lee, J. Schreiber, K. Schwartz, M. Temminck, M. Flasbloom. , c. Wright, L. Colina, J. Austin, 6 iunie 2024, Științe.
doi: 10.1126/science.adi8147

Telescopul spațial James Webb este cel mai important observator al științelor spațiale din lume. Webb rezolvă misterele sistemului nostru solar, privește dincolo de lumile îndepărtate din jurul altor stele și explorează structurile și originile misterioase ale universului nostru și locul nostru în el. WEB este un program internațional condus de NASA cu partenerii săi, Agenția Spațială Europeană (ESA).Agenția Spațială Europeană) și CSA (Agenția Spațială Canadiană).