זוהי התרשמות של אמן מכוכב צעיר מוקף בדיסק של גז ואבק. צוות בינלאומי של אסטרונומים השתמש בטלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א כדי לחקור את הדיסק סביב כוכב צעיר ובעל מסה נמוכה מאוד המכונה ISO-ChaI 147. התוצאות חושפות את הכימיה הפחמימנית העשירה ביותר שנראתה עד כה בדיסק פרוטופלנטרי. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
משתמש ב טלסקופ החלל ג'יימס וובמדענים גילו מגוון עשיר של מולקולות פחמן בדיסק פרוטו-פלנטרי סביב כוכב בעל מסה נמוכה, דבר המצביע על סוג ייחודי של סביבה יוצרת כוכבי לכת שעלולה להוביל ליצירת כוכבי לכת עניים בפחמן.
צוות בינלאומי של אסטרונומים חקר את דיסקת הגז והאבק סביב כוכב צעיר, בעל מסה נמוכה מאוד באמצעות נאס"אטלסקופ החלל של ג'יימס ווב (JWST). התוצאות חושפות את המספר הגדול ביותר של מולקולות המכילות פחמן שנצפו בדיסק כזה עד כה. לממצאים אלה יש השלכות על ההרכב הפוטנציאלי של כל כוכב לכת שעלול להיווצר סביב הכוכב הזה.
השלכות על היווצרות כוכב הלכת
כוכבי לכת סלעיים נוטים יותר מענקי גזים להיווצר סביב כוכבים בעלי מסה נמוכה, מה שהופך אותם לכוכבי הלכת הנפוצים ביותר סביב הכוכבים הנפוצים ביותר בגלקסיה שלנו. מעט ידוע על הכימיה של עולמות כאלה, שעשויים להיות דומים או שונים מאוד מכדור הארץ. על ידי לימוד הדיסקים שמהם נוצרים כוכבי לכת כאלה, אסטרונומים מקווים להבין טוב יותר את תהליך היווצרות כוכבי הלכת ואת ההרכבים של כוכבי הלכת שנוצרו.
קשה לחקור דיסקים היוצרים כוכבי לכת סביב כוכבים בעלי מסה נמוכה מאוד, משום שהם קטנים וחלשים יותר מדיסקות סביב כוכבים בעלי מסה גבוהה. תוכנית הנקראת MIRI (Mid-Infrared Instrument) Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) שמה לה למטרה להשתמש ביכולות הייחודיות של Webb כדי לבנות גשר בין המלאי הכימי של דיסקים לבין תכונותיהם של כוכבי לכת חיצוניים.
"ל-Webb יש רגישות ורזולוציה ספקטרלית טובים יותר מאשר טלסקופי חלל אינפרא אדום קודמים", הסבירה המחברת הראשית Aditya Arabhavi מאוניברסיטת חרונינגן בהולנד. "תצפיות אלו אינן אפשריות מכדור הארץ, מכיוון שהפליטות מהדיסק נחסמות על ידי האטמוספירה שלנו".
הספקטרום של הכוכב ISO-ChaI 147 שנחשף על ידי MIRI (מכשיר אינפרא אדום של טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א) מציג את הכימיה הפחמימנית העשירה ביותר שנראתה עד כה בדיסק פרוטו-פלנטרי, המורכב מ-13 מולקולות נושאות פחמן. זה כולל את הזיהוי החוץ-סולרי הראשון של אתאן (C2H6). הצוות גם זיהה בהצלחה אתילן (C2H4), פרופן (C3H4) ואת רדיקל המתיל CH3, לראשונה בדיסק פרוטופלנטרי. קרדיט: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
תגליות פורצות דרך בכימיה אקסופלנטרית
במחקר חדש, צוות זה חקר את האזור סביב כוכב בעל מסה נמוכה מאוד המכונה ISO-ChaI 147, כוכב בן 1 עד 2 מיליון שנה ששוקל רק פי 0.11 מהשמש. הספקטרום שחשף ה-MIRI של Webb מראה את הכימיה הפחמימנית העשירה ביותר שנראתה עד כה בדיסק פרוטו-פלנטרי – בסך הכל 13 מולקולות נושאות פחמן שונות. ממצאי הצוות כוללים את הזיהוי הראשון של אתאן (C2ח6) מחוץ למערכת השמש שלנו, כמו גם אתילן (C2ח4), פרופין (C3ח4), והרדיקל המתיל CH3.
"המולקולות האלה כבר זוהו במערכת השמש שלנו, כמו בשביטים כמו 67P/Churyumov-Gerasimenko ו-C/2014 Q2 (Lovejoy)", הוסיף ארהבי. "ווב אפשר לנו להבין שמולקולות הפחמימנים הללו אינן רק מגוונות אלא גם בשפע. זה מדהים שאנחנו יכולים לראות עכשיו את הריקוד של מולקולות אלה בעריסות הפלנטריות. זוהי סביבה יוצרת כוכב לכת שונה מאוד ממה שאנו חושבים עליה בדרך כלל."
הצוות מציין שלתוצאות אלו יש השלכות גדולות על הכימיה של הדיסק הפנימי וכוכבי הלכת שעלולים להיווצר שם. מאז ווב גילה שהגז בדיסק כל כך עשיר בפחמן, סביר להניח שנותר מעט פחמן בחומרים המוצקים שמהם יווצרו כוכבי לכת. כתוצאה מכך, כוכבי הלכת שעלולים להיווצר שם עשויים בסופו של דבר להיות דלים בפחמן. (כדור הארץ עצמו נחשב דל בפחמן.)
"זה שונה באופן מהותי מההרכב שאנו רואים בדיסקים סביב כוכבים מסוג שמש, שבהם שולטות מולקולות נושאות חמצן כמו מים ופחמן דו חמצני", הוסיפה חברת הצוות אינגה קמפ, אף היא מאוניברסיטת חרונינגן. "אובייקט זה קובע כי מדובר במעמד ייחודי של חפצים."
"זה מדהים שאנחנו יכולים לזהות ולכמת את כמות המולקולות המוכרות לנו היטב על פני כדור הארץ, כמו בנזן, באובייקט שנמצא במרחק של יותר מ-600 שנות אור," הוסיפה חברת הצוות אגנס פרין מהמרכז הלאומי דה לה רצ'ה מדעית. בצרפת.
כיווני מחקר עתידיים
בשלב הבא, צוות המדע מתכוון להרחיב את המחקר שלהם למדגם גדול יותר של דיסקים כאלה סביב כוכבים בעלי מסה נמוכה מאוד כדי לפתח את הבנתם עד כמה שכיחים או אקזוטיים הם אזורי כוכבי לכת יבשתיים כאלה, עשירים בפחמן. "הרחבת המחקר שלנו גם תאפשר לנו להבין טוב יותר כיצד מולקולות אלו יכולות להיווצר", הסביר חבר הצוות והחוקר הראשי של תוכנית MINDS, תומאס הנינג, ממכון מקס-פלנק לאסטרונומיה בגרמניה. "כמה מאפיינים בנתוני Webb גם עדיין לא מזוהים, ולכן נדרשת ספקטרוסקופיה נוספת כדי לפרש את התצפיות שלנו במלואן."
עבודה זו גם מדגישה את הצורך המכריע של מדענים לשתף פעולה בין דיסציפלינות. הצוות מציין כי תוצאות אלו והנתונים הנלווים יכולים לתרום לתחומים אחרים כולל פיזיקה תיאורטית, כימיה ואסטרוכימיה, לפרש את הספקטרום ולחקור תכונות חדשות בטווח אורכי גל זה.
למידע נוסף על תגלית זו, ראה Webb חושף את הסודות העשירים בפחמן של דיסקים פרוטופלנטריים.
טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא מצפה הכוכבים המוביל בעולם למדעי החלל. ווב פותר תעלומות במערכת השמש שלנו, מסתכל מעבר לעולמות רחוקים סביב כוכבים אחרים, וחוקר את המבנים והמקורות המסתוריים של היקום שלנו ומקומנו בו. Webb היא תוכנית בינלאומית בהובלת נאס"א עם שותפיה, ESA (סוכנות החלל האירופית) ו-CSA (סוכנות החלל הקנדית).
