James Webb Uzay Teleskobu gezegen oluşumunun sonunu yakaladı

James Webb Uzay Teleskobu (JWST), bilim adamlarının, gezegenlerin doğdukları yerlerin ve genç yıldızları çevreleyen yıldız çevresi disklerin anlaşılmasını geliştirerek gezegenlerin nasıl oluştuğunu ortaya çıkarmalarına yardımcı oluyor.

Bir kağıtta yayınlanan içinde Astronomi DergisiArizona Üniversitesi’nden Naman Bajaj liderliğindeki ve SETI Enstitüsü’nden Dr. Uma Gorti’nin de aralarında bulunduğu bilim adamlarından oluşan bir ekip, ilk kez eski bir gezegen oluşturan diskten (Güneş’e göre hala çok genç) gelen rüzgarları görüntüler. Gaz içeriğini aktif olarak dağıtır. Disk daha önce görüntülenmişti ancak eski disklerden gelen rüzgarlar görüntülenmemişti. Gazın ne zaman dağıldığını bilmemiz önemlidir, çünkü bu, yeni oluşan gezegenlerin çevrelerindeki gazı tüketmeleri için kalan süreyi kısıtlar.

Bu keşfin merkezinde, yarıçapı yaklaşık 30 astronomik birim olan geniş toz aralığıyla dikkat çeken, aşındıran bir diskle çevrelenen genç bir yıldız olan (Güneş’e göre) TCha’nın gözlemlenmesi yer alıyor. Gökbilimciler ilk kez, asil gazlar neon (Ne) ve argonun (Ar) dört çizgisini kullanarak dağılan gazı (diğer adıyla rüzgarları) görüntülediler; bunlardan biri gezegen oluşturan bir diskteki ilk tespittir. görüntüleri [Ne II] Rüzgarın diskin geniş bir bölgesinden geldiğini gösterin.

Tamamı Ilaria Pascucci (Arizona Üniversitesi) liderliğindeki bir JWST programının üyesi olan ekip, aynı zamanda güneş sistemimizin tarihini ve etkisini daha iyi anlayabilmek için bu sürecin nasıl gerçekleştiğini bilmekle de ilgileniyor.

Bajaj, “Bu rüzgarlar ya yüksek enerjili yıldız fotonları (yıldızın ışığı) ya da gezegeni oluşturan diski ören manyetik alan tarafından yönlendiriliyor olabilir” dedi.

SETI Enstitüsü’nden Dr. Gorti onlarca yıldır disk dağılımı üzerine araştırma yürütüyor ve meslektaşıyla birlikte JWST’nin şu anda tespit ettiği güçlü argon emisyonunu tahmin etti. Kendisi “nasıl fırlatıldıklarını anlamak için nihayet rüzgardaki fiziksel koşulları çözebildiği için heyecan duyuyor.”

Güneş sistemimiz gibi gezegen sistemleri, gaz açısından zengin olanlardan daha fazla kayalık nesne içeriyor gibi görünüyor. Güneşimizin etrafındakiler arasında iç gezegenler, asteroit kuşağı ve Kuiper kuşağı yer alır. Ancak bilim insanları, gezegeni oluşturan disklerin katı maddelere göre 100 kat daha fazla gaz kütlesiyle başladığını uzun zamandır biliyorlar ve bu da acil bir soruyu gündeme getiriyor: Gazın çoğu diskten/sistemden ne zaman ve nasıl ayrılıyor?

Gezegen sistemi oluşumunun çok erken aşamalarında, gezegenler genç yıldızın etrafında dönen bir gaz ve küçük toz diski halinde birleşir. Bu parçacıklar bir araya gelerek gezegenimsiler adı verilen giderek daha büyük parçalar oluşturur. Zamanla bu gezegencikler çarpışıp birbirine yapışıyor ve sonunda gezegenleri oluşturuyor. Oluşan gezegenlerin türü, boyutu ve konumu, mevcut malzeme miktarına ve diskte ne kadar süre kaldığına bağlıdır. Yani gezegen oluşumunun sonucu diskin evrimine ve dağılmasına bağlıdır.

Aynı grup, Leiden Gözlemevi’nden Dr. Andrew Sellek liderliğindeki başka bir makalede, ikisi arasında ayrım yapmak için yıldız fotonlarının yönlendirdiği dağılım simülasyonları gerçekleştirdi. Bu simülasyonları gerçek gözlemlerle karşılaştırıyorlar ve yüksek enerjili yıldız fotonlarının dağılmasının gözlemleri açıklayabildiğini ve dolayısıyla bir olasılık olarak göz ardı edilemeyeceğini buluyorlar.

Dr. Sellek, “JWST tarafından dört hattın tamamının eş zamanlı ölçümünün, rüzgarın özelliklerini belirlemek açısından çok önemli olduğunu ve önemli miktarda gazın dağıldığını göstermemize yardımcı olduğunu” anlattı.

Bunu bir bağlama oturtmak gerekirse araştırmacılar, her yıl yayılan kütlenin ayınkine eşdeğer olduğunu hesaplıyor. Şu anda incelenmekte olan tamamlayıcı bir makale Astronomi Dergisibu sonuçları detaylandıracaktır.

[Ne II] çizgi ilk olarak 2007 yılında Spitzer Uzay Teleskobu ile birkaç gezegen oluşturan diske doğru keşfedildi ve kısa süre sonra Arizona Üniversitesi’nden proje lideri Prof. Pascucci tarafından rüzgarların izleyicisi olduğu tanımlandı; bu dönüşüm, disk gazı dağılımını anlamaya odaklanan araştırma çabalarını dönüştürdü. Mekansal olarak çözülmüş keşif [Ne II] ve ilk tespit [Ar III] JWST’yi kullanmak, bu sürece ilişkin anlayışımızı dönüştürmeye yönelik bir sonraki adım olabilir.

Leicester Üniversitesi Fizik Okulu’ndan Profesör Richard Alexander, “Neonu ilk kez on yıldan fazla bir süre önce gezegen oluşturan diskleri incelemek için kullandık, hesaplamalı simülasyonlarımızı Spitzer’den gelen verilere ve ESO VLT ile elde ettiğimiz yeni gözlemlere göre test ettik” dedi. Astronomi. Çok şey öğrendik ama bu gözlemler disklerin ne kadar kütle kaybettiğini ölçmemize izin vermedi. Yeni JWST verileri muhteşem ve görüntülerdeki disk rüzgarlarını çözebilmek, asla mümkün olacağını düşünmediğim bir şeydi. Bunun gibi daha fazla gözlemin gelmesiyle JWST, genç gezegen sistemlerini daha önce hiç olmadığı kadar anlamamızı sağlayacak.”

Buna ek olarak grup, T Cha’nın iç diskinin onlarca yıl gibi kısa bir zaman diliminde evrimleştiğini de keşfetti; T Cha’nın JWST spektrumunun önceki Spitzer spektrumundan farklı olduğunu buldular. Devam eden bu çalışmanın baş yazarı Arizona Üniversitesi’nden Chengyan Xie’ye göre, bu uyumsuzluk sadece 17 yıl içinde kütlesinin bir kısmını kaybeden küçük, asimetrik bir iç diskle açıklanabilir. Diğer çalışmaların yanı sıra bu da T Cha diskinin evriminin sonuna geldiğine işaret ediyor.

Xie şunu ekliyor: “Hayatımız boyunca T Cha’nın iç diskindeki tüm toz kütlesinin dağıldığına tanık olabiliriz.”

Bu bulguların sonuçları, gezegen oluşumu için kritik olan gaz ve tozun yayılmasına yol açan karmaşık etkileşimlere dair yeni bilgiler sunuyor. Bilim insanları disk dağılımının ardındaki mekanizmaları anlayarak gezegenlerin doğuşuna olanak sağlayan zaman çizelgelerini ve ortamları daha iyi tahmin edebilirler. Ekibin çalışması JWST’nin gücünü gösteriyor ve gezegen oluşum dinamiklerini ve yıldız çevresi disklerin evrimini keşfetmede ileriye doğru yeni bir yol açıyor.

Bu çalışmada kullanılan veriler, General Observers Cycle 1 programı PID 2260 (PI: I. Pascucci) aracılığıyla JWST/MIRI cihazıyla elde edildi. Araştırma ekibinde Naman Bajaj (yüksek lisans öğrencisi), Prof. Ilaria Pascucci, Dr. Uma Gorti, Prof. Richard Alexander, Dr. Andrew Sellek, Dr. Jane Morrison, Prof. Andras Gaspar, Prof. Cathie Clarke, Chengyan Xie (mezun) yer alıyor. öğrencisi), Dr. Giulia Ballabio ve Dingshan Deng (yüksek lisans öğrencisi).