MIRI Orta Kızılötesi Disk Araştırması (MINDS), potansiyel gezegen oluşumunu anlamak amacıyla genç yıldızların etrafındaki disklerin kimyasını ve fiziksel özelliklerini incelemek için James Webb Uzay Teleskobu’nun MIRI’sini kullanıyor. Çok düşük kütleli bir yıldızın diskinden elde edilen son bulgular, karbon bazlı moleküller açısından zengin ancak oksijen açısından zengin bileşikler açısından yetersiz olan benzersiz bir kimyasal bileşimi ortaya çıkardı; bu, bu tür ortamların Dünya’ya benzer ancak kimyasal açıdan farklı kayalık gezegenlere ev sahipliği yapabileceğini öne sürüyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
James Webb Uzay Teleskobu çok düşük kütleli bir yıldızın etrafındaki gelecekteki gezegenler için malzeme görevi gören çok çeşitli, karbon açısından zengin gazlar keşfeder.
JWST’nin MIRI cihazını kullanan MINDS araştırması, çok düşük kütleli yıldızların etrafındaki disklerde karbon açısından zengin ve oksijen açısından fakir kimyasal ortamları ortaya çıkardı; bu, bu disklerin Dünya’dan önemli ölçüde farklı karasal gezegenlerin oluşumunu destekleyebileceğini gösteriyor.
ZİHİNLER ve Gezegen Oluşumu
Gezegenler genç yıldızların yörüngesindeki gaz ve toz disklerinde oluşur. Temsili bir disk örneği oluşturmak, Heidelberg, Almanya’daki Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden (MPIA) Thomas Henning liderliğindeki MIRI Orta Kızılötesi Disk Araştırmasının (MINDS) bir hedefidir.
James Webb Uzay Teleskobu’ndaki (JWST) MIRI (Orta Kızılötesi Enstrüman) ile kimyalarını ve fiziksel özelliklerini keşfeden işbirliği, bu diskleri potansiyel olarak orada oluşan gezegenlerin özelliklerine bağlıyor. Yeni bir çalışmada, bir araştırmacı ekibi, sonuçları dergide yer alan, 0,11 güneş kütlesine sahip (ISO-ChaI 147 olarak bilinir) çok düşük kütleli bir yıldızın çevresini araştırdı. Bilim.
Sanatçının çok düşük kütleli bir yıldızın etrafındaki proto-gezegensel disk izlenimi. ISO-ChaI 147 etrafındaki diskte tespit edilen bir dizi hidrokarbon molekülünü (Metan, CH4; Etan, C2H6; Etilen, C2H2; Diasetilen, C4H2; Propin, C3H4; Benzen, C6H6) göstermektedir. Kredi: ALMA (ESO/NAOJ/ NRAO) / MPIA
JWST ve Gezegen Oluşturan Disklerin Keşfi
Hollanda’daki Groningen Üniversitesi’nden baş yazar Aditya Arabhavi, “Bu gözlemlerin Dünya’dan yapılması mümkün değil çünkü ilgili gaz emisyonları atmosfer tarafından emiliyor” dedi. “Daha önce bu nesneden yalnızca asetilen (C2H2) emisyonunu tanımlayabiliyorduk. Ancak JWST’nin daha yüksek hassasiyeti ve cihazlarının spektral çözünürlüğü, daha az miktardaki moleküllerden gelen zayıf emisyonu tespit etmemize olanak sağladı.”
MINDS işbirliği, 300 Kelvin (yaklaşık 30 derece) civarında sıcaklıklarda gaz buldu. santigrat), karbon taşıyan moleküllerle güçlü bir şekilde zenginleştirilmiş ancak oksijen açısından zengin olmayan türler. Groningen Üniversitesi’nden ekip üyesi Inga Kamp, “Bu, su ve karbon dioksit gibi oksijen taşıyan moleküllerin hakim olduğu güneş tipi yıldızların etrafındaki disklerde gördüğümüz bileşimden son derece farklı” diye ekledi.
Oksijen açısından zengin bir diskin çarpıcı bir örneği, MINDS programının yakın zamanda büyük miktarda su buharı bulduğu PDS 70’teki disktir. Daha önceki gözlemleri göz önünde bulunduran gökbilimciler, çok düşük kütleli yıldızların etrafındaki disklerin, Güneş gibi daha büyük yıldızların etrafındaki disklerden farklı şekilde evrimleştiği sonucuna varıyorlar; bu, orada Dünya benzeri özelliklere sahip kayalık gezegenlerin bulunmasına yönelik potansiyel çıkarımlar içeriyor. Bu tür disklerdeki ortamlar yeni gezegenlerin oluşma koşullarını belirlediğinden, bu tür herhangi bir gezegen kayalık olabilir ancak diğer açılardan Dünya’dan oldukça farklı olabilir.
MINDS Projesinin logosu. Kredi: MINDS işbirliği
Karasal Gezegenler için Çıkarımlar
Malzemenin miktarı ve bu diskler arasındaki dağılımı, diskin gerekli malzemeyi sağlayabileceği gezegenlerin sayısını ve boyutlarını sınırlar. Sonuç olarak gözlemler, Dünya’ya benzer büyüklükteki kayalık gezegenlerin, Dünya’ya benzer büyüklükteki kayalık gezegenlerden daha verimli bir şekilde oluştuğunu göstermektedir. JüpiterEvrendeki en yaygın yıldızlar olan çok düşük kütleli yıldızların etrafındaki disklerde bulunan gaz devlerine benzer. Sonuç olarak, çok düşük kütleli yıldızlar karasal gezegenlerin büyük çoğunluğuna ev sahipliği yapıyor.
Thomas Henning, “Bu gezegenlerin pek çok birincil atmosferi muhtemelen su ve karbon dioksit gibi oksijen açısından zengin gazlar değil, hidrokarbon bileşiklerinin hakimiyetinde olacak” dedi. “Daha önceki bir çalışmada, karbon açısından zengin gazın karasal gezegenlerin genellikle oluştuğu bölgeye taşınmasının, bu disklerde daha büyük yıldızların disklerine göre daha hızlı ve daha verimli olduğunu göstermiştik.”
Çok düşük kütleli yıldızların etrafındaki disklerin oksijenden daha fazla karbon içerdiği açık görünse de, bu dengesizliğin mekanizması hala bilinmiyor. Disk bileşimi ya karbon zenginleşmesinin ya da oksijenin azalmasının sonucudur. Karbon zenginleştirilmişse, bunun nedeni muhtemelen diskteki karbonu buharlaşan ve diskin gazlı bileşenine salınan katı parçacıklardır. Orijinal karbonlarından arındırılan toz tanecikleri, sonunda kayalık gezegen gövdelerini oluşturur. Bu gezegenler tıpkı Dünya gibi karbon açısından fakir olacak. Yine de karbon bazlı kimyanın, en azından disk gazı tarafından sağlanan birincil atmosferlerine hakim olması muhtemeldir. Bu nedenle çok düşük kütleli yıldızlar Dünya’ya benzer gezegenlerin bulunması için en iyi ortamları sunmayabilir.
Öngezegen Disklerindeki Kimyasal Çeşitlilik
Ekip, disk gazlarını tanımlamak için MIRI’nin spektrografını kullanarak diskten alınan kızılötesi radyasyonu, güneş ışığının gökkuşağına bölünmesine benzer şekilde küçük dalga boyu aralıklarındaki imzalara ayrıştırdı. Bu şekilde ekip, çeşitli moleküllere atfedilen çok sayıda bireysel imzayı izole etti.
Sonuç olarak, gözlemlenen disk, benzene (C6H6) kadar 13 karbon taşıyan molekülden oluşan, protoplanetary diskte bugüne kadar görülen en zengin hidrokarbon kimyasını içeriyor. Bunlar, Güneş Sistemi dışında tespit edilen en büyük tam doymuş hidrokarbon olan ilk güneş dışı etan (C2H6) tespitini içerir. Ekip ayrıca ilk kez bir protoplanet diskte etilen (C2H4), propin (C3H4) ve metil radikali CH3’ü başarıyla tespit etti. Buna karşılık, veriler diskte su veya karbon monoksit izine dair hiçbir ipucu içermiyordu.
Disk Kimyası Araştırmalarında Gelecek Yönelimler
Daha sonra bilim ekibi, bu tür egzotik karbon açısından zengin karasal gezegen oluşturan bölgelerin ne kadar yaygın olduğuna dair anlayışlarını geliştirmek için çalışmalarını çok düşük kütleli yıldızların etrafındaki bu tür disklerin daha büyük bir örneğini kapsayacak şekilde genişletmeyi planlıyor. Thomas Henning, “Çalışmamızı genişletmek aynı zamanda bu moleküllerin nasıl oluşabileceğini daha iyi anlamamıza da olanak tanıyacak” dedi. “Verilerdeki bazı özellikler de hala tanımlanamadı, bu da gözlemlerimizi tam olarak yorumlamak için ek spektroskopiyi garanti ediyor.”
Referans: “Çok düşük kütleli bir yıldızın etrafındaki diskte bol miktarda hidrokarbon” 6 Haziran 2024, Bilim.
DOI: 10.1126/science.adi8147
Çalışma, ERC Gelişmiş Hibesi “Kökenler – Gezegen Oluşturan Disklerden Dev Gezegenlere” (Grant ID: 832428, PI: Thomas Henning, DOI: 10.3030/832428) çerçevesinde finanse edildi.
Bu çalışmaya katılan MPIA bilim adamları Thomas Henning, Matthias Samland, Giulia Perotti, Jeroen Bouwman, Silvia Scheithauer, Riccardo Franceschi, Jürgen Schreiber ve Kamber Schwartz’dır.
Diğer araştırmacılar arasında Aditya Arabhavi (Groningen Üniversitesi, Hollanda) bulunmaktadır. [Groningen]), Inga Kamp (Groningen), Ewine van Dishoeck (Leiden Üniversitesi, Hollanda ve Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü, Garching, Almanya), Valentin Christiaens (Liege Üniversitesi, Belçika) ve Agnes Perrin (Laboratoire de Météorologie Dynamique/IPSL) CNRS, Palaiseau, Fransa).
MIRI konsorsiyumu ESA üyesi ülkeler Belçika, Danimarka, Fransa, Almanya, İrlanda, Hollanda, İspanya, İsveç, İsviçre ve Birleşik Krallık’tan oluşuyor. Ulusal bilim kuruluşları, Almanya’daki Max Planck Topluluğu (MPG) ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) konsorsiyumun çalışmalarını finanse ediyor. Katılımcı Alman kurumları Heidelberg’deki Max Planck Astronomi Enstitüsü, Köln Üniversitesi ve Oberkochen’deki eski adıyla Carl Zeiss Optronics olan Hensoldt AG’dir.
JWST dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. tarafından yürütülen uluslararası bir programdır. NASA ortakları ESA ile birlikte (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı).