JWST, çok düşük kütleli yıldızların etrafındaki gelecekteki gezegenler için malzeme görevi görecek çok çeşitli, karbon açısından zengin gazlar keşfediyor

Gezegenler genç yıldızların etrafında dönen gaz ve toz disklerinde oluşur. Almanya’nın Heidelberg kentindeki Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden (MPIA) Thomas Henning liderliğindeki MIRI Orta Kızılötesi Disk Araştırması (MINDS), temsili bir disk örneği oluşturmayı amaçlıyor. 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, 0,11 güneş kütlesine sahip çok düşük kütleli bir yıldızın (ISO-ChaI 147 olarak bilinir) çevresini araştırdı. sonuçlar görünüyor dergide Bilim.

JWST gezegen oluşturan disklerin kimyasına yeni bir pencere açıyor

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 yalnızca asetileni (C) tanımlayabiliyorduk₂H₂) bu nesneden emisyon. Bununla birlikte, 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 santigrat derece) civarında sıcaklıklarda, karbon taşıyan moleküllerle oldukça zenginleştirilmiş ancak oksijen açısından zengin türlerden yoksun gaz buldu. 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 varıyor; 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.

Çok düşük kütleli yıldızların etrafında dönen kayalık gezegenler için bu ne anlama geliyor?

Malzemenin miktarı ve bu diskler arasındaki dağılımı, diskin gerekli malzemeyi sağlayabileceği gezegenlerin sayısını ve boyutlarını sınırlar. Sonuç olarak gözlemler, evrendeki en yaygın yıldızlar olan çok düşük kütleli yıldızların etrafındaki disklerde, Dünya’ya benzer boyutlardaki kayalık gezegenlerin, Jüpiter benzeri gaz devlerinden daha verimli bir şekilde oluştuğunu gösteriyor. Sonuç olarak, çok düşük kütleli yıldızlar karasal gezegenlerin büyük çoğunluğuna ev sahipliği yapıyor.

Henning, “Bu gezegenlerin birçok 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.

JWST çok sayıda organik molekül keşfetti

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 (C) kadar 13 karbon taşıyan molekülden oluşan, proto-gezegensel diskte bugüne kadar görülen en zengin hidrokarbon kimyasını içerir.₆H₆). Bunlar arasında ilk güneş dışı etan (C₂H₆) tespiti, güneş sistemi dışında tespit edilen en büyük tam doymuş hidrokarbon.

Ekip ayrıca etileni (C₂H₄), propin (C₃H₄) ve metil radikali CH₃ ilk kez bir proto-gezegensel diskte. Buna karşılık, veriler diskte su veya karbon monoksit izine dair hiçbir ipucu içermiyordu.

Çok düşük kütleli yıldızların etrafındaki disklerin görünümünün keskinleştirilmesi

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.

Henning, “Çalışmamızı genişletmek aynı zamanda bu moleküllerin nasıl oluşabileceğini daha iyi anlamamıza da olanak tanıyacak” dedi. “Verilerdeki çeşitli özellikler de hala tanımlanamadı ve gözlemlerimizi tam olarak yorumlamak için ek spektroskopiyi garanti ediyor.”