Gökbilimciler James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanarak ekstrem bir ortamda genç bir yıldızın etrafında gezegen oluşturan bir diskte su ve organik moleküller keşfettiler ve bu da Dünya benzeri gezegenlerin zorlu koşullar altında bile oluşabileceğini ortaya çıkardı. (Sanatçının konsepti.) Kredi: SciTechDaily.com
Su içeren gezegenler de dahil olmak üzere Dünyamız gibi gezegenler, büyük yıldızlardan gelen sert UV ışığıyla ıslanan, bilinen en zorlu yıldız oluşum ortamlarında bile oluşabilir. Böyle bir ortamın yeni gözlemlerinin analizinin ana sonucu budur. James Webb Uzay Teleskobu (JWST). Gözlemler türünün ilk örneği; JWST’den önce bu tür ayrıntılı gözlemler mümkün değildi. Bu, Dünya benzeri gezegenler ve evrendeki yaşam için iyi bir haber: Bu tür gezegenlerin oluşabileceği çok çeşitli ortamlar var. Sonuçlar artık dergide yayınlandı. Astrofizik Günlük Mektupları.
Galaksimizin en ekstrem ortamlarından birinde yer alan, güneş tipi genç bir yıldızı çevreleyen gaz ve toz diskinde su ve karbon içeren moleküller keşfedildi. Bu tür diskler, gezegenlerin yeni oluşan yıldızların etrafında oluştuğu yerdir. Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden (MPIA) María C. Ramírez-Tannus liderliğindeki bir gökbilimci ekibi, Dünyamıza benzer gezegenlerin beklendiği diskin iç bölgesine bakmak için James Webb Uzay Teleskobu’ndan yararlandı. oluşturmak: kayadan yapılmış bir gezegeni kaplayan ince bir atmosfere sahip, karasal gezegenler olarak adlandırılan.
Gökbilimcilerin XUE-1 adını verdiği disk, yakınlardaki sıcak, büyük kütleli yıldızların yoğun ultraviyole radyasyonuna maruz kalıyor. Ancak bu zorlu ortamda bile gözlemler hem suyu hem de basit organik molekülleri tespit etti. Ramírez-Tannus şunları söylüyor: “Bu sonuç beklenmedik ve heyecan verici! Bu, Galaksimizdeki en zorlu ortamlarda bile Dünya benzeri gezegenlerin oluşması için uygun koşulların ve yaşam için gerekli bileşenlerin bulunduğunu gösteriyor.”
Ön planda gezegen oluşturan disk XUE-1 ile birlikte devasa yıldız oluşum bölgesine ilişkin sanatçının izlenimi. Bölge, sol üst köşede bir tanesi görülebilen devasa yıldızlardan gelen morötesi ışınla doludur. Diskin yakınındaki yapı, araştırmacıların yeni gözlemlerinde buldukları molekülleri ve tozu temsil ediyor. Katkıda bulunanlar: © Maria Cristina Fortuna (www.mariacristinafortuna.com)
Devasa Yıldız Oluşan Bölgelerde Benzeri Görülmemiş Detay
Yeni gözlemler türünün ilk örneği. Gezegen oluşturan disklere ilişkin daha önceki ayrıntılı gözlemler, büyük yıldızlar içermeyen yakındaki yıldız oluşum bölgeleriyle sınırlıydı. Devasa yıldız oluşum bölgeleri tamamen farklıdır: Orada, nadir fakat son derece güçlü, çok büyük kütleli yıldızların bazıları da dahil olmak üzere çok sayıda yıldız kabaca aynı anda oluşur. Yaklaşık 10 milyar yıl önce, evrendeki yıldız oluşumunun ‘altın çağı’ sırasında, yıldız oluşumunun çoğu bu tür büyük kümelerde meydana geldi. Genel olarak, kendi Güneşimiz de dahil olmak üzere evrenimizdeki tüm yıldızların yarısından fazlası, gezegenleriyle birlikte devasa yıldız oluşum bölgelerinde doğmuştur. Ancak bu kadar zorlu ortamların, karasal gezegenlerin oluşması beklenen disklerin iç bölgelerine etkisi hakkında hiçbir şey bilinmiyordu.
Devasa yıldızlar zorunlu olarak çok parlaktır ve büyük miktarlarda yüksek enerjili UV radyasyonu yayarlar. Onların varlığı çevrelerinde ciddi bir rahatsızlığa neden oluyor. Bu bozulmanın, Güneş’e benzer yıldızların etrafında Dünya benzeri gezegenlerin oluşumuna rutin olarak müdahale edip etmeyeceği açık bir soruydu; bu, Dünya benzeri gezegenleri, oluşması imkansız olmasa da çok nadir olan bu kadar büyük kümelerde kenarda bırakacaktı. Durumun böyle olabileceğine dair makul argümanlar vardı. Örneğin, büyük yıldızlardan gelen UV radyasyonu, gazı dış disk kısımlarında dağıtır, bu da Dünya benzeri gezegenlerin (ve ayrıca benzer dev gezegenlerin çekirdeklerinin) yapı taşları olan toz parçacıklarının büyümesini ve içe doğru sürüklenmesini engeller. Jüpiter veya Satürn). Bu, Dünya benzeri gezegenlerin oluşumuna karşı olasılıkları artırabilir.
Şu ana kadar gözlemler bu soruyu yanıtlamaya yardımcı olmadı. Günümüz evreninde büyük yıldız oluşum bölgeleri nadirdir ve en yakınları bile çok uzaktadır. Yakın zamana kadar güneş benzeri yıldızların etrafındaki küçük diskleri ayrıntılı olarak gözlemlemenin bir yolu yoktu. Birkaç gezegen oluşturan disk vardı Ayrıntılı olarak gözlemlenebilecek kadar yakın olan bu yıldızların tümü, büyük yıldızlardan gelen yoğun UV radyasyonunun olmadığı, sessiz bir çevrede bulunmaktadır ve bu nedenle soruyu yanıtlamanın hiçbir faydası yoktur.
XUE işbirliğinin logosu (“eXtreme UV ortamları”nın kısaltması) Muisca kültüründe Güneş tanrısı Xué’yi gösteriyor. Muisca, Ramírez-Tannus’un memleketi Kolombiya’nın merkezinde yaşayan yerli halktır. Logo, Bogotá yakınlarında bulunan kaya sanatına dayanmaktadır. Kredi: © XUE işbirliği
JWST ile İç Diskleri Araştırmak
Bu, JWST’nin gelişiyle değişti. Teleskop bilimsel gözlemler için kullanılabilir hale geldiğinde, Ramírez-Tannus ve XUE (eXtreme UV ortamları) işbirliği, NGC 6357’yi gözlemlemek için başarıyla uygulandı. Dünya’dan 5500 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bu, en yakın büyük yıldız oluşumlarından biridir. bölgeler. Aynı zamanda disk içi soruyu yanıtlamak için en umut verici gözlemsel hedeftir: NGC 6357 ondan fazla parlak yüksek kütleli yıldız içerir ve bu da bölgede görülebilen gezegen oluşturan disklerden bazılarının çoğu zaman yoğun UV radyasyonuna maruz kaldığını garanti eder. onların varlığından. Çeşitlilik önemli bir faktördür: Bölge, bazıları daha fazla, diğerleri daha az radyasyona maruz kalan çeşitli diskler içerir.
XUE işbirliğinin ortak araştırmacısı (eş-baş araştırmacı) Stockholm Üniversitesi’nden Arjan Bik, “Yoğun radyasyon, protogezegen disklerinin iç bölgelerinde gezegen oluşumu koşullarını engelliyorsa, NGC 6357 etkisini görmemiz gereken yerdir” diyor. ve makalenin ikinci yazarı.
Gökbilimcilerin gerçekleştirdiği gözlemler rekor spektrumlara sahipti: gözlemlenen bölgedeki belirli moleküllerin varlığının tahmin edilmesine olanak tanıyan gökkuşağı benzeri ışık ayrışmaları. Ramírez-Tannus ve meslektaşları şaşırtıcı bir şekilde, anahtar moleküllerin varlığı (ve özellikleri) söz konusu olduğunda, NGC 6357’deki iç disklerden en az birinin, yani XUE-1’in, benzerlerinden temel olarak farklı olmadığını buldular. düşük kütleli yıldız oluşum bölgelerinde.
Webb, dünya çapında binlerce gökbilimciye hizmet veren, önümüzdeki on yılın önde gelen gözlemevidir. Evrenimizin tarihinin her aşamasını inceliyor. Kredi bilgileri: NASA
Zorlu Bir Ortamda Silikatlar, Su ve Diğer Moleküller
Ramírez-Tannus, “XUE-1’in en iç bölgelerinde bol miktarda su, karbon monoksit, karbondioksit, hidrojen siyanür ve asetilen bulduk” diyor. “Bu, ortaya çıkan karasal gezegenlerin başlangıç atmosferinin olası bileşimi hakkında değerli ipuçları sağlıyor.” Araştırmacılar ayrıca düşük kütleli yıldız oluşum bölgelerindekilere benzer miktarlarda silikat tozu da buldular. Bu, bu tür moleküllerin bu gibi aşırı koşullar altında ilk kez tespit edilmesidir.
Gözlemler Dünya benzeri gezegenler ve evrendeki yaşam için iyi bir haber: Görünen o ki, en zorlu yıldız oluşum ortamlarının bazılarında yer alan güneş benzeri yıldızların etrafındaki proto-gezegen disklerinin iç bölgeleri de Dünya benzeri gezegenleri oluşturma kapasitesine sahip. düşük kütleli benzerleri olarak kayalık gezegenler. Hatta bildiğimiz şekliyle yaşam için gerekli bir madde olan bol miktarda su bile sağlıyorlar. Bunun, bu tür ortamlarda çok sayıda Dünya benzeri gezegenin doğduğu anlamına gelip gelmediği, araştırmacıların tek bir diske bakarak söyleyebileceği bir şey değil. XUE işbirliği gözlemlerini daha da ileriye taşıyor: NGC 6357’nin farklı yerlerinde bulunan 14 ek diskin JWST araştırmasıyla bu önemli sorunun çözümüne yönelik uzun bir yol kat etmesi bekleniyor.
Referans: María Claudia Ramírez-Tannus, Arjan Bik, Lars Cuijpers, Rens Waters, Christiane Göppl, Thomas Henning, Inga Kamp, Thomas Preibisch, Konstantin V. Getman tarafından “XUE: Aşırı Işınlanmış Bir Öngezegen Diskinin İç Bölgesindeki Moleküler Envanter” , Germán Chaparro, Pablo Cuartas-Restrepo, Alex de Koter, Eric D. Feigelson, Sierra L. Grant, Thomas J. Haworth, Sebastián Hernández, Michael A. Kuhn, Giulia Perotti, Matthew S. Povich, Megan Reiter, Veronica Roccatagliata, Elena Sabbi, Benoît Tabone, Andrew J. Winter, Anna F. McLeod, Roy van Boekel ve Sierk E. van Terwisga, 30 Kasım 2023, Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad03f8
Katılan MPIA araştırmacıları, Arjan Bik (Stockholm Üniversitesi), Lars Cuijpers (Radboud Üniversitesi), Rens Waters (Radboud Üniversitesi ve SRON) ve diğer meslektaşlarımız.