Çığır açan James Webb Uzay Teleskobu gözlemleri, gezegen oluşturan disklerdeki gaz rüzgarı dağılımını ortaya çıkararak gezegen oluşumu dinamikleri ve disk evrimi konusundaki anlayışımızı geliştiriyor. (Sanatçının izlenimi.) Kredi: ESO/M. Kornmesser
Araştırmacılar, gaz içeriğini aktif olarak dağıtan eski bir gezegen oluşturan diskten gelen rüzgarları ilk kez görüntüledi.
James Webb Uzay Teleskobu (JWST), bilim adamlarının, gezegenlerin doğum yerleri ve genç yıldızları çevreleyen yıldızlararası diskler hakkındaki anlayışını geliştirerek gezegenlerin nasıl oluştuğunu ortaya çıkarmalarına yardımcı oluyor. dergisinde yayınlanan bir makalede 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 bu görüntü, eski bir gezegen oluşturan diskten (Güneş’e göre hala çok genç) rüzgarları gösteriyor. Gaz içeriğini aktif olarak dağıtır. Disk daha önce görüntülenmişti, eski disklerden gelen rüzgarlar görüntülenmemişti. Gazın ne zaman dağıldığını bilmek önemlidir, çünkü yeni oluşan gezegenlerin çevrelerindeki gazı tüketmeleri için kalan süreyi kısıtlar.
TCha’nın Aşındırıcı Diskinden İçgörüler
Bu keşfin merkezinde, yarıçapı yaklaşık 30 astronomik birim olan geniş toz aralığıyla dikkat çeken, aşındıran bir diskle çevrelenen genç bir yıldız (Güneş’e göre) olan 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 (U Arizona) liderliğindeki bir JWST programının üyesi olan ekip aynı zamanda bu sürecin nasıl gerçekleştiğini bilmekle de ilgileniyor, böylece tarihi ve güneş sistemimiz üzerindeki etkisini daha iyi anlayabilirler.
Naman, “Bu rüzgarlar ya yüksek enerjili yıldız fotonları (yıldızın ışığı) ya da gezegeni oluşturan diski ören manyetik alan tarafından yönlendiriliyor olabilir” dedi.
SETI Enstitüsü’nden Uma 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.”
James Webb Uzay Teleskobu (JWST), galaksilerin, yıldızların ve gezegenlerin oluşumundan dış gezegenlerdeki potansiyel yaşam belirtilerinin tespitine kadar evrenin gizemlerini çözmek için tasarlanmış son teknoloji ürünü bir astronomik gözlemevidir. Aralık 2021’de fırlatılan bu gözlemevi, daha güçlü enstrümanları ve daha geniş gözlem yetenekleriyle Hubble Uzay Teleskobu’nun mirasını temel alarak önümüzdeki on yılın önde gelen uzay bilimi gözlemevi olarak hizmet verecek. Kredi bilgileri: NASA
Gezegen Sistemlerinin Evrimi
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 adamları uzun zamandır gezegen oluşturan disklerin katı maddelere göre 100 kat daha fazla gaz kütlesiyle başladığını 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 karşılaştırırlar ve yüksek enerjili yıldız fotonlarının dağılmasının gözlemleri açıklayabildiğini ve dolayısıyla bir olasılık olarak göz ardı edilemeyeceğini bulurlar. Andrew, “dört hattın tamamının JWST tarafından eş zamanlı olarak ölçülmesinin, rüzgarın özelliklerini belirlemek açısından çok önemli olduğunu kanıtladığını 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 inceleme altında olan bir tamamlayıcı makale Astronomi Dergisibu sonuçları detaylandıracaktır.
Dönüştürücü Keşifler ve Gelecek Beklentileri
[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.
“Neon’u ilk kez on yıldan fazla bir süre önce gezegen oluşturan diskleri incelemek için kullandık, hesaplamalı simülasyonlarımızı Spitzer’den gelen verilere ve yeni gözlemlere göre test ettik. ESO VLT,” dedi Leicester Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’ndan Profesör Richard Alexander. 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 olabileceğini 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. Chengyan 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.
Referans: “JWST MIRI MRS T Cha Gözlemleri: Uzamsal Olarak Çözülmüş Disk Rüzgarının Keşfi” Yazan: Naman S. Bajaj, Ilaria Pascucci, Uma Gorti, Richard Alexander, Andrew Sellek, Jane Morrison, Andras Gaspar, Cathie Clarke, Chengyan Xie, Giulia Ballabio ve Dingshan Deng, 4 Mart 2024, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad22e1
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).