באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב, אסטרונומים גילו מים ומולקולות אורגניות בדיסק יוצרת כוכב לכת סביב כוכב צעיר בסביבה קיצונית, וחשפו שכוכבי לכת דמויי כדור הארץ יכולים להיווצר גם בתנאים קשים. (קונספט האמן.) קרדיט: twoday.co.il.com
כוכבי לכת כמו כדור הארץ שלנו, כולל כוכבי לכת עם מים, עלולים להיווצר אפילו בסביבות היוצרות הכוכבים הקשות ביותר, ספוגות באור UV קשה מכוכבים מסיביים. זו התוצאה העיקרית של ניתוחים של תצפיות חדשות של סביבה כזו עם טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST). התצפיות הן ראשונות מסוגן – לפני ה-JWST, תצפית מפורטת מסוג זה לא הייתה אפשרית. אלו חדשות טובות עבור כוכבי לכת דמויי כדור הארץ, ועבור החיים ביקום: יש מגוון גדול של סביבות שבהן כוכבי לכת כאלה יכולים להיווצר. התוצאות פורסמו כעת ב- מכתבי יומן אסטרופיזיים.
מולקולות נושאות מים ופחמן התגלו בדיסק של גז ואבק המקיף כוכב צעיר מסוג שמש, שנמצא באחת הסביבות הקיצוניות ביותר בגלקסיה שלנו. דיסקים כאלה הם המקום שבו נוצרים כוכבי לכת סביב כוכבים המתהווים. צוות של אסטרונומים בראשות מריה סי רמירז-טנוס במכון מקס פלנק לאסטרונומיה (MPIA) השתמש בטלסקופ החלל ג'יימס ווב כדי להציץ לאזור הפנימי של הדיסק, שם צפויים כוכבי לכת הדומים לכדור הארץ שלנו. ליצור: מה שנקרא כוכבי לכת יבשתיים, עם אטמוספירה דקה המכסה כוכב לכת העשוי מסלע.
הדיסק, שאותו מכנים האסטרונומים XUE-1, חשוף לקרינה אולטרה סגולה עזה של כוכבים חמים ומסיביים בקרבת מקום. עם זאת, אפילו בסביבה הקשה הזו, התצפיות זיהו מים וגם מולקולות אורגניות פשוטות. Ramírez-Tannus אומר: "התוצאה הזו היא בלתי צפויה ומרגשת! זה מראה שיש תנאים נוחים ליצור כוכבי לכת דמויי כדור הארץ ואת המרכיבים לחיים אפילו בסביבות הקשות ביותר בגלקסיה שלנו".
התרשמות האמן מהאזור המסיבי של יצירת כוכבים, עם הדיסק היוצר כוכב לכת XUE-1 בחזית. האזור ספוג באור UV מכוכבים מסיביים, שאחד מהם נראה בפינה השמאלית העליונה. המבנה ליד הדיסק מייצג את המולקולות ואת האבק שמצאו החוקרים בתצפיותיהם החדשות. קרדיט: © Maria Cristina Fortuna (www.mariacristinafortuna.com)
פרט חסר תקדים באזורי יצירת כוכבים מסיביים
התצפיות החדשות הן הראשונות מסוגן. תצפיות מפורטות קודמות של דיסקות יוצרות כוכבי לכת הוגבלו לאזורי היווצרות כוכבים סמוכים שאינם מכילים כוכבים מסיביים. אזורי יצירת כוכבים מסיביים שונים לחלוטין: שם נוצרים כוכבים רבים בערך באותו זמן, כולל כמה מהכוכבים הנדירים, אך החזקים ביותר המאסיביים מאוד. במהלך 'תור הזהב' של היווצרות כוכבים ביקום, לפני כ-10 מיליארד שנים, רוב היווצרות הכוכבים התרחשו בצברים כה מסיביים. בסך הכל, יותר ממחצית מכל הכוכבים ביקום שלנו – כולל השמש שלנו – נולדו באזורים מסיביים של יצירת כוכבים, יחד עם כוכבי הלכת שלהם. אולם דבר לא היה ידוע על ההשפעה של סביבות קשות כל כך על אזורים פנימיים של דיסקים, שבהם צפויים להיווצר כוכבי לכת יבשתיים.
כוכבים עצומים הם בהירים מאוד, ומפיצים כמויות גדולות של קרינת UV עתירת אנרגיה. נוכחותם גורמת לשיבושים ניכרים בקרבתם. זו הייתה שאלה פתוחה האם ההפרעה הזו תפריע באופן שגרתי להיווצרות כוכבי לכת כמו כדור הארץ סביב כוכבים הדומים לשמש – מה שידחיק כוכבי לכת דמויי כדור הארץ לשוליים בצברים כה מסיביים, לא בלתי אפשרי להיווצר, אבל נדיר מאוד. היו טיעונים סבירים שזה יכול להיות המקרה. לדוגמה, קרינת UV מהכוכבים המאסיביים מפזרת את הגז בחלקי הדיסק החיצוניים, מה שמעכב את הצמיחה והסחף פנימה של חלקיקי אבק שהם אבני הבניין של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ (וגם של הליבות של כוכב לכת ענק כמו צדק אוֹ שַׁבְתַאִי). זה עשוי בהחלט להערים את הסיכויים נגד היווצרותם של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ.
עד כה, תצפיות לא עזרו לענות על שאלה זו. ביקום של ימינו, אזורים מסיביים של יצירת כוכבים הם נדירים, ואפילו הקרובים ביותר נמצאים רחוק. עד לאחרונה, לא הייתה שום דרך לצפות בדיסקים קטנים סביב כוכבים דמויי שמש בשום פרט. הדיסקים המעטים היוצרים כוכבי לכת ש היו קרובים מספיק כדי שניתן יהיה לצפות בהם בפירוט, כולם ממוקמים בסביבה שקטה, ללא קרינת UV עזה מכוכבים מסיביים, ולפיכך אין תועלת בתשובה לשאלה.
הלוגו של שיתוף הפעולה XUE (קיצור של "eXtreme UV environments") מציג את Xué, אל השמש בתרבות המויסקה. בני המויסקה הם הילידים המתגוררים במרכז מדינת הולדתו של רמירז-טאנוס, קולומביה. הלוגו מבוסס על אמנות סלע שנמצאה קרוב לבוגוטה. קרדיט: © XUE שיתוף פעולה
בדיקה של דיסקים פנימיים עם JWST
זה השתנה עם הופעת ה-JWST. כאשר הטלסקופ הפך זמין לתצפיות מדעיות, שיתוף הפעולה Ramírez-Tannus ו-XUE (סביבות UV אקסטרים) הוחלו בהצלחה לצפייה ב-NGC 6357. במרחק של 5,500 שנות אור מכדור הארץ, זהו אחד מיצירת הכוכבים המסיביים הקרובים ביותר. אזורים. זהו גם יעד התצפית המבטיח ביותר לתשובה לשאלת הדיסק הפנימי: NGC 6357 מכיל יותר מעשרה כוכבים זוהרים בעלי מסה גבוהה, מה שמבטיח שחלק מהדיסקים היוצרים כוכבי לכת הנראים באזור נחשפו לקרינת UV עזה במשך רוב על קיומם. הגיוון הוא גורם חשוב: האזור מכיל מגוון של דיסקים, שחלקם נחשפו ליותר, אחרים לקרינה פחותה.
"אם קרינה עזה מעכבת את התנאים להיווצרות כוכבי לכת באזורים הפנימיים של דיסקים פרוטו-פלנטריים, NGC 6357 הוא המקום שבו אנחנו צריכים לראות את ההשפעה", אומר ארג'אן ביק מאוניברסיטת שטוקהולם, השותף-PI (חוקר שותף ראשי) של שיתוף הפעולה XUE והמחבר השני של המאמר.
התצפיות שביצעו האסטרונומים מתעדות ספקטרום: פירוקים דמויי קשת בענן של אור המאפשרים הערכות לגבי נוכחותן של מולקולות ספציפיות באזור הנצפה. להפתעתם, Ramírez-Tannus ועמיתיה גילו שכאשר מדובר בנוכחות (ותכונות) של מולקולות מפתח, לפחות אחת מהדיסקות הפנימיות ב-NGC 6357, כלומר XUE-1, אינה שונה מהותית ממקבילותיה. באזורי יצירת כוכבים בעלי מסה נמוכה.
ווב הוא מצפה הכוכבים המוביל של העשור הבא, ומשרת אלפי אסטרונומים ברחבי העולם. הוא חוקר כל שלב בהיסטוריה של היקום שלנו. קרדיט: נאס"א
סיליקטים, מים ומולקולות אחרות בסביבה קשה
"מצאנו שפע של מים, פחמן חד חמצני, פחמן דו חמצני, מימן ציאניד ואצטילן באזורים הפנימיים ביותר של XUE-1", אומר Ramírez-Tannus. "זה מספק רמזים חשובים לגבי ההרכב הסביר של האטמוספירה הראשונית של כוכבי הלכת הארציים שנוצרו." החוקרים מצאו גם אבק סיליקט בכמויות דומות לאלו באזורי היווצרות כוכבים בעלי מסה נמוכה. זו הפעם הראשונה שמולקולות כאלה מתגלות בתנאים קיצוניים כמו אלה.
התצפיות הן חדשות טובות עבור כוכבי לכת דמויי כדור הארץ, ועבור חיים ביקום: ככל הנראה, האזורים הפנימיים של דיסקים פרוטו-פלנטריים סביב כוכבים דמויי שמש הנמצאים בכמה מסביבות יוצרות הכוכבים הקשות ביותר מסוגלים ליצור דמוי כדור הארץ. , כוכבי לכת סלעיים כעמיתיהם בעלי מסה נמוכה. הם אפילו מספקים שפע של מים, מרכיב הכרחי לחיים כפי שאנו מכירים אותם. האם זה מתורגם למספר גדול משמעותית של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ שנולדו בסביבות כאלה או לא, זה לא משהו שהחוקרים יכולים לדעת מהסתכלות על דיסק בודד. שיתוף הפעולה של XUE לוקח את התצפיות שלהם הלאה: עם סקר JWST של 14 דיסקים נוספים בחלקים שונים של NGC 6357, שאמור להוביל דרך ארוכה להכרעה בשאלה חשובה זו.
חוקרי MPIA המעורבים הם מריה קלאודיה רמירז-טנוס, תומס הנינג, ג'וליה פרוטי, רוי ואן בוקל וסירק א. ואן טרוויסגה, בשיתוף עם Arjan Bik (אוניברסיטת שטוקהולם), Lars Cuijpers (אוניברסיטת Radboud), Rens Waters (University Radboud ו-Rens Waters) SRON) ועמיתים נוספים.
