Uzak bir yıldız sisteminde JWST, gezegen oluşumunun sonunu görüyor

Bir yıldızın her oluşumu, olasılıkların patlamasını temsil eder. Yıldızın kendisi için değil; kaderi kitlesi tarafından yönetiliyor. İşaret ettiği olasılıklar çevresinde oluşan gezegenlerdedir. Bazıları kayalık mı olacak? Yaşanabilir bölgede mi olacaklar? Bir gün gezegenlerin herhangi birinde yaşam olacak mı?

Her yıldız sisteminin gelişiminde artık gezegen oluşturamayacağı bir nokta vardır. Artık gaz ve toz olmadığından daha fazla gezegen oluşamaz ve genişleyen gezegen olasılıkları daralır. Ancak bir yıldız sistemindeki gezegenlerin toplam kütlesi hiçbir zaman genç yıldızın çevresinde mevcut olan toplam gaz ve toz kütlesine eşit olmaz.

Kütleye ne olur ve neden daha fazla gezegen oluşamıyor?

Bir moleküler hidrojen bulutu içinde bir ön yıldız oluştuğunda, buna yıldız çevresi disk adı verilen dönen bir gaz ve toz diski eşlik eder. Malzeme gittikçe daha büyük cisimler halinde toplandıkça, gezegencikler ve sonunda gezegenler oluşur. Bu noktada diske protoplanet disk adı verilir. Ancak adına ne dersek diyelim, dönen disk, gezegenlerin oluştuğu malzemenin deposudur.

Güneş sistemimizde gazlı cisimlerden çok kayalık cisimler bulunmaktadır. Kütleye göre değil sayıya göre. Bilim insanları bizimkine benzer sistemlerin benzer sayıda kayalık ve gazlı cisimler oluşturduğunu düşünüyor.

Ancak güneş sisteminin ilk günlerinde katı maddelerden çok daha fazla gaz vardı. Bu, genç yıldızların etrafındaki disklerin katı maddelerden 100 kat daha fazla gaz içerdiği gerçeğiyle çelişiyor. Bu kadar gaz nereye gidiyor?

JWST gözlemlerine dayanan yeni araştırma bir cevap sağlıyor. çalışmak “JWST MIRI MRS T Cha Gözlemleri: Uzamsal Olarak Çözülmüş Disk Rüzgarının Keşfi.” Şurada yayınlandı: Astronomi Dergisive baş yazar, Arizona Üniversitesi Ay ve Gezegen Laboratuvarı’nda doktora öğrencisi olan Naman S. Bajaj’dır.

T Chamaelontis (T Cha), yaklaşık 335 ışıkyılı uzaklıkta bulunan genç bir T Tauri yıldızıdır. T Tauri yıldızları yaklaşık 10 milyon yıldan daha küçüktür ve henüz ana diziye girmemişlerdir. Gelişimlerinin bu noktasında T Tauri yıldızlarının etrafındaki diskler dağılıyor. Diskteki gaz aktif olarak uzaya dağılıyor.

Baş yazar Bajaj, “Gazın ne zaman dağıldığını bilmek, gaz halindeki gezegenlerin çevrelerindeki gazı ne kadar sürede tüketmeleri gerektiği konusunda bize daha iyi bir fikir verdiği için önemlidir” dedi. “Gezegenlerin doğum yerleri olan genç yıldızları çevreleyen bu disklere benzeri görülmemiş bakışlar sunan JWST, gezegenlerin nasıl oluştuğunu ortaya çıkarmamıza yardımcı oluyor.”

Bir yıldızın etrafındaki diskte oluşan gezegenlerin türü ve sayısı, ne kadar gaz ve tozun mevcut olduğuna bağlı olduğundan, bunların nasıl ve ne zaman dağıldığını bilmek, nihai yıldız sistemini anlamak için temel oluşturur.

Bajaj, “Yani kısacası, gezegen oluşumunun sonucu diskin evrimine ve dağılmasına bağlıdır.” dedi.

T Cha, genç yaşının ötesinde başka bir nedenden dolayı da dikkat çekiyor. Aşındırıcı yıldız çevresi diskinde yaklaşık 30 astronomik birim genişliğinde çok büyük bir toz boşluğu vardır. Boşluğun iç kısmında yıldıza yakın, dar bir malzeme halkası bulunur ve boşluğun dışında ise disk malzemesinin geri kalanı bulunur. Bir gezegen adayı boşlukta yer alıyor ancak bu araştırmanın bir parçası değil.

Gazı dağıtan kuvvete disk rüzgarı denir. Bu araştırmada, bilim insanları diski araştırmak ve rüzgarı neyin tahrik ettiğini keşfetmek için JWST’yi kullandılar. Bu, bilim adamlarının disk rüzgarını ilk kez görüntülemesi.

İyonlaşma disk dağılımında büyük rol oynar. İyonlaşma, bir yıldızdan gelen enerjik fotonların bir atoma çarpması ve bir veya daha fazla elektronu uzaklaştırması durumunda gerçekleşir. Farklı türdeki atomların iyonlaşması, JWST’nin görebileceği ve bilim adamlarının diskteki aktiviteyi izlemek için kullanabileceği belirli bir ışık açığa çıkarır. Bu araştırmada JWST iki soy gazın iyonlaştığını tespit etti: argon ve neon. JWST ayrıca bir diskte ilk kez tespit edilen çift iyonize argonu da tespit etti.

Gökbilimciler Ne ii’nin disk rüzgarlarını takip ettiğini on yıldır biliyorlardı. NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu ile çalışan bilim insanları bunu keşfetti. T Cha’da Ne ii, disk rüzgarıyla uyumlu olan emisyonu diskten uzağa doğru izler.

Bajaj, “Görüntülerimizdeki neon imza, bize disk rüzgârının diskten uzaktaki geniş bir bölgeden geldiğini söylüyor.” dedi. “Bu rüzgarlar ya yüksek enerjili fotonlar (esasen yıldızdan gelen ışık) ya da gezegeni oluşturan disk boyunca uzanan manyetik alan tarafından yönlendiriliyor olabilir.”

İyonlaşmanın kaynağını anlamak çok önemlidir. Bunu derinlemesine incelemek için araştırmacılar simülasyonlara güvendiler. Araştırmacılar genç yıldızdan gelen yoğun radyasyonu simüle ettiler ve bunu JWST gözlemleriyle karşılaştırdılar. Enerjik yıldız fotonlarının disk dağılımını yönlendirebileceğini gösteren iyi bir eşleşme vardı.

Ilaria Pascucci, “James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanarak uzaysal olarak çözülmüş neon emisyonunu keşfetmemiz ve çift iyonize argonun ilk tespiti, gazın gezegen oluşturan diskten nasıl temizlendiğine dair anlayışımızı dönüştürmeye yönelik bir sonraki adım olabilir” dedi. LPL’de neonun disk rüzgarlarını takip ettiğinin keşfedilmesine yardımcı olan bir profesör. “Bu bilgiler, tarih ve kendi yıldız sistemimiz üzerindeki etkisi hakkında daha iyi bir fikir edinmemize yardımcı olacak.”

Genç bir T Tauri yıldızı olan T Cha hızla değişiyor. Yaklaşık 17 yıl önce Spitzer ile yapılan önceki gözlemler, JWST ile yapılan gözlemlerden farklı bir spektrum ortaya çıkarmıştı. Farklılıklar, T Cha yakınındaki küçük bir iç malzeme diskinin, aradan geçen 17 yıl içinde gözle görülür bir kütle kaybı yaşamasıyla açıklanabilir. Belirli bilimsel terimlerle, MIRI [Ne ii] akı, 2006’da elde edilen Spitzer akısından %50 daha yüksektir. Gelecekteki çalışmalar, bu rüzgar teşhis hatlarına daha fazla ışık tutmaya yardımcı olabilir.

Araştırmaya katılan LPL’de ikinci sınıf doktora öğrencisi Chengyan Xie, disk dağılımını gerçek zamanlı olarak izlediğimizi ve işlerin hızla değişmeye devam edeceğini düşünüyor.

Xie, “Diğer çalışmalarla birlikte bu, T Cha diskinin evriminin sonuna geldiğine de işaret ediyor” dedi. “Hayatımız boyunca T Cha’nın iç diskindeki tüm toz kütlesinin dağıldığına tanık olabiliriz.”

Gezegen oluşumu T Cha’da durmak üzere olabilir ve JWST bunun gerçekleştiğini görmemize yardımcı oluyor.