Webb, protoplanet diskleri şekillendiren kuvvetleri ortaya koyuyor

Görünür evrende her saniye 3000’den fazla yıldız doğuyor. Birçoğu, gökbilimcilerin proto-gezegen diski adını verdiği, gezegenlerin oluştuğu sıcak gaz ve tozdan oluşan dönen bir “gözleme” ile çevrelenmiştir. Bununla birlikte, yıldızların ve gezegen sistemlerinin ortaya çıkmasına neden olan kesin süreçler hala tam olarak anlaşılamamıştır.

Arizona Üniversitesi araştırmacıları tarafından yönetilen bir gökbilimci ekibi, protogezegen disklerini şekillendiren kuvvetlere ilişkin en ayrıntılı bilgilerden bazılarını elde etmek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullandı. Gözlemler, güneş sistemimizin 4,6 milyar yıl önce nasıl göründüğüne dair kısa bir bakış sunuyor.

Özellikle ekip, disk rüzgarları olarak adlandırılan rüzgarları benzeri görülmemiş ayrıntılarla izlemeyi başardı. Bu rüzgarlar, gezegeni oluşturan diskten uzaya doğru esen gaz akımlarıdır. Büyük ölçüde manyetik alanlardan güç alan bu rüzgarlar, yalnızca bir saniyede onlarca kilometre yol kat edebilir.

Araştırmacıların bulguları, yayınlandı içinde Doğa Astronomigökbilimcilerin genç gezegen sistemlerinin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini daha iyi anlamalarına yardımcı olur.

Makalenin başyazarı, U of A’nın Ay ve Gezegen Laboratuvarı’nda profesör olan Ilaria Pascucci’ye göre, bir öngezegen diskinde iş başında olan en önemli süreçlerden biri, birikim olarak bilinen, çevresindeki diskten gelen yıldız yiyen maddedir.

Pascucci, “Bir yıldızın nasıl kütle biriktirdiği, gezegenlerin daha sonra oluşma şekli de dahil olmak üzere, çevredeki diskin zaman içinde nasıl geliştiği üzerinde büyük bir etkiye sahiptir” dedi. “Bunun gerçekleştiği spesifik yollar henüz anlaşılmadı, ancak disk yüzeyinin büyük bir kısmında manyetik alanlar tarafından yönlendirilen rüzgarların çok önemli bir rol oynayabileceğini düşünüyoruz.”

Genç yıldızlar etraflarında dönen diskten gaz çekerek büyürler, ancak bunun gerçekleşmesi için önce gazın ataletinin bir kısmını kaybetmesi gerekir. Aksi takdirde gaz sürekli olarak yıldızın etrafında döner ve asla yıldızın üzerine düşmez. Astrofizikçiler bu süreci “açısal momentum kaybı” olarak adlandırıyor ancak bunun tam olarak nasıl gerçekleştiğinin anlaşılması zor olduğu ortaya çıktı.

Öngezegensel bir diskte açısal momentumun nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için, buz üzerinde bir patenciyi resmetmek faydalı olacaktır: Kollarını vücudunun yanına sıkıştırmak, dönüşünü hızlandıracak, uzatılması ise dönüşünü yavaşlatacaktır. Kütlesi değişmediğinden açısal momentum aynı kalır.

Birikmenin gerçekleşmesi için diskteki gazın açısal momentumu kaybetmesi gerekiyor, ancak astrofizikçiler bunun tam olarak nasıl gerçekleştiği konusunda fikir birliğine varmakta zorlanıyorlar. Son yıllarda disk rüzgarları, disk yüzeyindeki gazın bir kısmını ve bununla birlikte açısal momentumu uzaklaştıran önemli oyuncular olarak ortaya çıktı; bu da kalan gazın içeriye doğru hareket etmesine ve sonunda yıldızın üzerine düşmesine olanak tanıyor.

Makalenin ikinci yazarı, NASA’nın Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden Tracy Beck’e göre, öngezegen disklerini şekillendiren başka süreçler de iş başında olduğundan, farklı fenomenler arasında ayrım yapabilmek kritik önem taşıyor.

Diskin iç kenarındaki malzeme, X-rüzgarı olarak bilinen yıldızın manyetik alanı tarafından dışarı itilirken, diskin dış kısımları yoğun yıldız ışığı tarafından aşındırılır ve sonuçta çok daha yüksek hızda esen termal rüzgarlar oluşur. daha yavaş hızlar.

Beck, “Manyetik alanla yönlendirilen rüzgar, termal rüzgar ve X rüzgarı arasında ayrım yapmak için JWST’nin (James Webb Uzay Teleskobu) yüksek duyarlılığına ve çözünürlüğüne gerçekten ihtiyacımız vardı” dedi.

Dar odaklı X rüzgarının aksine, bu çalışmada gözlemlenen rüzgarlar, güneş sistemimizin iç, kayalık gezegenlerini de içeren daha geniş bir bölgeden (kabaca Dünya ile Mars arasındaki) kaynaklanmaktadır. Bu rüzgarlar aynı zamanda diskin üzerinde termal rüzgarlardan daha uzağa uzanır ve Dünya ile güneş arasındaki mesafenin yüzlerce katı mesafelere ulaşır.

Pascucci, “Gözlemlerimiz, açısal momentumu ortadan kaldırabilecek ve yıldızların ve gezegen sistemlerinin nasıl oluştuğuna dair uzun süredir devam eden sorunu çözebilecek rüzgarların ilk görüntülerini elde ettiğimizi güçlü bir şekilde gösteriyor.” dedi.

Araştırmaları için araştırmacılar, Dünya’dan bakıldığında her biri tam kenardan görünen dört protogezegen disk sistemi seçtiler.

Ay ve Gezegen Laboratuvarı’nda yüksek lisans öğrencisi olan ve katkıda bulunan Naman Bajaj, “Yönelimleri, diskteki toz ve gazın bir maske görevi görerek merkezdeki parlak yıldızın ışığının bir kısmını engellemesine olanak tanıdı, aksi takdirde rüzgarlar bu ışığı bastırabilirdi” dedi. çalışmaya.

Ekip, JWST’nin dedektörlerini belirli geçiş durumlarındaki farklı moleküllere göre ayarlayarak rüzgarların çeşitli katmanlarını takip edebildi. Gözlemler, bir soğanın katmanlı yapısına benzer şekilde giderek daha büyük disk mesafelerinden kaynaklanan koni şeklindeki bir rüzgar zarfının içine yerleştirilmiş merkezi bir jetin karmaşık, üç boyutlu bir yapısını ortaya çıkardı.

Araştırmacılara göre önemli yeni bir bulgu, dört diskin her birinde moleküler rüzgarların oluşturduğu konilerin içindeki belirgin bir merkezi deliğin tutarlı bir şekilde tespitiydi.

Daha sonra Pascucci’nin ekibi, gözlemlenen disk rüzgarı yapılarının evrende ne kadar yaygın olduğuna ve zaman içinde nasıl geliştiklerine dair daha iyi bir fikir edinmek için bu gözlemleri daha fazla proto-gezegensel disklere genişletmeyi umuyor.

Pascucci, “Bunların yaygın olabileceğine inanıyoruz, ancak dört nesneyle bunu söylemek biraz zor” dedi. “James Webb ile daha büyük bir örnek elde etmek istiyoruz ve ardından yıldızların bir araya gelmesi ve gezegenlerin oluşması sırasında bu rüzgarlardaki değişiklikleri tespit edip edemeyeceğimizi de görmek istiyoruz.”