Bu sanatçının izlenimi, genç bir yıldızın etrafındaki toz halkası içindeki gaz ve toz diskinin içine gömülmüş gaz devi bir gezegenin oluşumunu göstermektedir. UM gökbilimcisi Gabriele Cugno liderliğindeki Michigan Üniversitesi araştırması, James Webb Uzay Teleskobu’nu, oluşma aşamasındaki bir gaz devi gezegen bulmayı umarak SAO 206462 adlı bir önyıldızı çevreleyen bir öngezegen diskine hedefledi.
Gezegenler, son birleşimi sırasında merkezi bir önyıldızın etrafında dönen, öngezegen diskleri adı verilen toz ve gaz disklerinde oluşur.
Her ne kadar bu türden düzinelerce disk görüntülenmiş olsa da, şu ana kadar sadece iki gezegenin oluşum aşamasında olduğu görüldü. Şimdi gökbilimciler gemideki güçlü aygıtları hedef alıyorlar. James Webb Uzay Teleskobu gezegenlerin oluşma yolları ve bu gezegenlerin doğum disklerini nasıl etkilediği hakkında erken ipuçları bulmaya çalışmak için protogezegen disklerinde.
Michigan Üniversitesi, Arizona Üniversitesi ve Victoria Üniversitesi tarafından yürütülen üçlü çalışma, JWST’nin görüntülerini JWST’nin önceki gözlemleriyle birleştirdi. Hubble uzay teleskobu ve Atacama Büyük Milimetre Dizisi veya ALMA, Şili’de. Yardımcı gözlemlere dayanarak ekip, oluşmakta olan herhangi bir gezegeni tespit etme umuduyla HL Tau, SAO 206462 ve MWC 758 protoplanet disklerini gözlemlemek için JWST’yi kullandı.
Yayınlanan gazetelerde Astronomi Dergisi, araştırmacılar, gezegeni oluşturan disk ile protogezegen disklerinin merkezindeki genç yıldızları çevreleyen gaz ve toz zarfı arasındaki daha önce görülmemiş etkileşimleri bir araya getirdiler.
Bir gezegeni yakalamak için
UM gökbilimcisi Gabriele Cugno liderliğindeki UM çalışması, JWST’yi SAO 206462 adı verilen bir önyıldızı çevreleyen bir diske hedefledi. Orada, araştırmacılar potansiyel olarak bir öngezegen diskinde oluşma eyleminde olan bir gezegen adayı buldular; ancak bu, aradıkları gezegen değildi. bulması bekleniyor.
“Birçok simülasyon, gezegenin diskin içinde devasa, büyük, sıcak ve parlak olması gerektiğini öne sürüyor. Ama bulamadık. Bu, ya gezegenin düşündüğümüzden çok daha soğuk olduğu ya da onu görmemizi engelleyen bazı materyaller tarafından gizlenmiş olabileceği anlamına geliyor,” dedi üç makalenin ortak yazarlarından Cugno. “Bulduğumuz şey farklı bir gezegen adayı, ancak görüntümüzü kirleten şeyin bir gezegen mi, arka plandaki sönük bir yıldız mı yoksa galaksi mi olduğunu %100 kesinlikle söyleyemeyiz. Gelecekteki gözlemler tam olarak neye baktığımızı anlamamıza yardımcı olacak.”
Gökbilimciler diski geçmişte özellikle Hubble Uzay Teleskobu, Subaru Teleskobu, Çok Büyük Teleskop ve ALMA. Bu gözlemler, muhtemelen oluşan bir gezegen tarafından fırlatılan iki güçlü spiralden oluşan bir diski göstermektedir. UM ekibinin bulmayı beklediği gezegen, gaz devi olarak adlandırılan bir türdür; gezegenler çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşur. Jüpiter kendi güneş sistemimizde.
Lupus takımyıldızındaki genç bir yıldız olan SAO 206462’nin etrafındaki gaz zengini diskten iki sarmal kol ortaya çıkıyor. Subaru Teleskobu ve onun HiCIAO cihazı tarafından elde edilen bu görüntü, yıldız çevresi diskteki sarmal kolları gösteren ilk görüntüdür. Görüntü, yıldızın yaydığı ve disk yüzeyine saçılan ışığın izini sürüyor. Diskin kendisi yaklaşık 14 milyar mil çapındadır veya Plüton’un kendi güneş sistemimizdeki yörüngesinin yaklaşık iki katı büyüklüğündedir. Kredi bilgileri: NAOJ/Subaru
Cugno, “Sorun şu ki, tespit etmeye çalıştığımız şey yıldızdan milyonlarca kez olmasa da yüzbinlerce daha sönük” dedi. “Bu, bir deniz fenerinin yanındaki küçük bir ampulü tespit etmeye benziyor.”
Ekip, diski daha yakından incelemek için JWST üzerinde NIRCam adı verilen bir enstrüman kullandı. NIRCam kızılötesi ışığı tespit ediyor ve gökbilimciler bu cihazı açısal diferansiyel görüntüleme adı verilen bir teknik kullanarak kullandılar. Bu teknik, ekibin gezegen adayını tespit etmek için yaptığı gibi, hem gezegenin termal radyasyonunu hem de gezegenin üzerine düşen ve yüzeyine yüksek hızla çarpan malzemeyle ilişkili spesifik emisyon çizgilerini tespit etmek için kullanılabilir.
Cugno, “Malzeme gezegenin üzerine düştüğünde, yüzeye çarpıyor ve belirli dalga boylarında bir emisyon çizgisi yayıyor” dedi. “Bu birikimi tespit etmeye çalışmak için bir dizi dar bant filtre kullanıyoruz. Bu daha önce yerden optik dalga boylarında yapılmıştı, ancak JWST ile kızılötesinde ilk kez yapılıyor.”
Gezegenlerin ‘hammaddesini’ görüntüleme
Astronomi öğrencisi Camryn Mullin liderliğindeki Victoria Üniversitesi makalesi, genç yıldız HL Tau’yu çevreleyen diskin görüntülerini anlatıyor.
Her üç çalışmanın ortak yazarı Mullin, “HL Tau, araştırmamızdaki en genç sistemdir ve hâlâ diskin üzerine düşen yoğun toz ve gaz akışıyla çevrilidir” dedi. “JWST ile çevredeki bu materyali görebildiğimiz ayrıntı düzeyi bizi hayrete düşürdü, ancak ne yazık ki potansiyel gezegenlerden gelen sinyalleri engelliyor. ”
HL Tau’nun diski, gezegenleri barındırabilecek çeşitli güneş sistemi ölçekli halkalara ve boşluklara sahip olmasıyla biliniyor.
Araştırmanın baş araştırmacısı Jarron Leisenring, “Devam eden gezegen oluşumuna dair tonlarca kanıt olmasına rağmen, HL Tau araya giren toz nedeniyle gezegenleri doğrudan göremeyecek kadar genç” dedi. gözlem kampanyası Arizona Üniversitesi Steward Gözlemevi’nde gezegen oluşumu ve gökbilimci arayışında. “Daha eksiksiz bir resim oluşturmaya yardımcı olmak için bilinen gezegenlere sahip diğer genç sistemlere bakmaya başladık.”
Bununla birlikte, ekibi şaşırtacak şekilde, JWST farklı bir özelliğin beklenmedik ayrıntılarını ortaya çıkardı: Leisenring’e göre, esasen birleşmeye yeni başlayan genç yıldızı çevreleyen yoğun toz ve gaz akışından oluşan ilk yıldız zarfı. Yerçekiminin etkisi altında, yıldızlararası ortamdan gelen malzeme yıldızın ve diskin üzerine içeriye doğru düşer ve burada gezegenler ve öncülleri için hammadde görevi görür.
Kevin Wagner liderliğindeki UArizona çalışması NASA UArizona Steward Gözlemevi’nden Hubble/Sagan Üyesi, MWC 758’in protogezegen diskini inceledi. SAO 206462’ye benzer şekilde, UArizona liderliğindeki ekibin önceki gözlemleri, diskte sarmal kolların oluştuğunu ortaya çıkardı ve bu, ev sahibi yıldızının etrafında dönen devasa bir gezegene işaret ediyordu.
Araştırmacılar, en son gözlemler sırasında diskte yeni bir gezegen tespit edilmemesine rağmen, şüphelenilen gezegenlere şimdiye kadarki en katı kısıtlamaları getirmelerine olanak tanıdığı için hassasiyetin çığır açıcı olduğunu söylüyor. Birincisi, sonuçlar, MWC 758’in dış bölgelerinde, sarmal kolları yönlendiren tek bir dev gezegenle tutarlı olarak ek gezegenlerin varlığını dışlıyor.
Üç çalışmanın ortak yazarı Wagner, “Her üç sistemde de gezegen tespit edilmemesi, boşluklara ve sarmal kollara neden olan gezegenlerin ya ev sahibi yıldızlarına çok yakın ya da JWST ile görülemeyecek kadar sönük olduğunu gösteriyor” dedi. . “İkincisi doğruysa, bu bize onların nispeten düşük kütleli, düşük sıcaklıkta, tozla kaplı olduklarını veya üçünün bir birleşimi olduğunu söylüyor; MWC 758’de olduğu gibi.”
Gezegen oluşturma çalışmaları devam ediyor
Gezegenleri oluşum aşamasında yakalamak önemlidir çünkü gökbilimciler yalnızca oluşum süreci hakkında değil, aynı zamanda kimyasal elementlerin bir gezegen sistemi boyunca nasıl dağıldığı hakkında da bilgi toplayabilirler.
“Güneş gibi yıldızların yalnızca yüzde 15’inde Jüpiter gibi gezegenler var. Bunların nasıl oluştuklarını ve geliştiklerini anlamak ve teorilerimizi geliştirmek gerçekten önemli” dedi UM gökbilimcisi ve üç çalışmanın ortak yazarı UM Michael Meyer. “Bazı gökbilimciler, bu gaz devi gezegenlerin, disklerin iç kısımlarında oluşan kayalık gezegenlere su dağıtımını düzenlediğini düşünüyor.”
Meyer, bu disklerin gaz devleri tarafından nasıl şekillendirildiğini bilmenin, gökbilimcilerin daha sonra kayalık, Dünya benzeri gezegenlere yol açacak proto-gezegen disklerinin özelliklerini ve evrimini nihayetinde anlamalarına yardımcı olacağını söyledi.
Cugno, “Temel olarak yeterince yüksek çözünürlük ve hassasiyetle gözlemlediğimiz her diskte boşluklar, halkalar ve SAO 206462 örneğinde spiraller gibi büyük yapılar gördük” dedi. “Bu yapıların hepsi olmasa da çoğu, disk malzemesiyle etkileşime giren gezegenlerin oluşmasıyla açıklanabilir, ancak dev gezegenlerin varlığını içermeyen başka açıklamalar da mevcut.
Sonunda bu gezegenleri görmeyi başarırsak, bazı yapıları oluşum arkadaşlarıyla birbirine bağlayabilir ve oluşum süreçlerini çok daha sonraki aşamalarda diğer sistemlerin özellikleriyle ilişkilendirebiliriz. Sonunda noktaları birleştirebiliyoruz ve gezegenlerin ve gezegen sistemlerinin bir bütün olarak nasıl geliştiğini anlayabiliyoruz.”
Referanslar: “Genç Yıldız Nesnelerinin JWST/NIRCam Görüntülemesi. I. MWC 758 Çevresindeki Spiral Diskin Dışındaki Gezegenlerdeki Kısıtlamalar” Yazan: Kevin Wagner, Jarron Leisenring, Gabriele Cugno, Camryn Mullin, Ruobing Dong, Schuyler G. Wolff, Thomas Greene, Doug Johnstone, Michael R. Meyer, Charles Beichman, Martha Boyer, Scott Horner, Klaus Hodapp, Doug Kelly, Don McCarthy, Tom Roellig, George Rieke, Marcia Rieke, Michael Sitko, John Stansberry ve Erick Young, 27 Mart 2024, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad11d5
“Genç Yıldız Nesnelerinin JWST/NIRCam Görüntülemesi. II. Dev Gezegenler Üzerindeki Derin Kısıtlamalar ve SAO 206462 Etrafında Spiral Diskin Dışında Bir Gezegen Adayı Yazan: Gabriele Cugno, Jarron Leisenring, Kevin R. Wagner, Camryn Mullin, Roubing Dong, Thomas Greene, Doug Johnstone, Michael R. Meyer, Schuyler G. Wolff, Charles Beichman, Martha Boyer, Scott Horner, Klaus Hodapp, Doug Kelly, Don McCarthy, Thomas Roellig, George Rieke, Marcia Rieke, John Stansberry ve Erick Young, 27 Mart 2024, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad1ffc
“Genç Yıldız Nesnelerinin JWST/NIRCam Görüntülemesi. III. HL Tau Diski Çevresindeki Bulutsu Ortamının Ayrıntılı Görüntülenmesi” Yazan: Camryn Mullin, Ruobing Dong, Jarron Leisenring, Gabriele Cugno, Thomas Greene, Doug Johnstone, Michael R. Meyer, Kevin R. Wagner, Schuyler G. Wolff, Martha Boyer, Scott Horner, Klaus Hodapp, Don McCarthy, George Rieke, Marcia Rieke ve Erick Young, 27 Mart 2024, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad2de9