Міжнародна група астрономів за допомогою космічного телескопа NASA James Webb вивчила газово-пиловий диск навколо молодої зірки з дуже низькою масою. Отримані результати свідчать про найбільшу кількість вуглецевмісних молекул, виявлених на сьогоднішній день у такому диску. Ці висновки впливають на можливий склад планет, які можуть сформуватися навколо цієї зірки.
Імовірність утворення скелястих планет навколо маломасивних зірок вища, ніж газових гігантів, тому вони є найпоширенішими планетами навколо найпоширеніших зірок у нашій галактиці. Мало що відомо про хімічний склад таких світів, які можуть бути схожі або сильно відрізнятися від Землі. Вивчаючи диски, з яких формуються такі планети, астрономи сподіваються краще зрозуміти процес планетоутворення і склад планет, що утворюються.
Планетоутворювальні диски навколо зірок дуже низької маси важко вивчати, оскільки вони менші та слабші, ніж диски навколо зірок високої маси. Програма під назвою MIRI (Mid-Infrared Instrument) Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) спрямована на використання унікальних можливостей «Вебба» для побудови моста між хімічним складом дисків і властивостями екзопланет.
«Вебб» має кращу чутливість і спектральну роздільну здатність, ніж попередні інфрачервоні космічні телескопи", — пояснює провідний автор Адітья Арабхаві з Гронінгенського університету в Нідерландах. «Ці спостереження неможливі із Землі, оскільки випромінювання диска блокується нашою атмосферою».
У новому дослідженні ця команда вивчила область навколо зірки з дуже низькою масою, відомої як ISO-ChaI 147, — зірки віком 1-2 мільйони років, яка важить лише в 0,11 раза більше за Сонце. Спектр, отриманий за допомогою інструменту MIRI телескопа James Webb, показує найбагатший вуглеводневий хімічний склад протопланетного диска — всього 13 різних вуглецевмісних молекул. Серед знахідок команди — перше виявлення етану (C2H6) за межами нашої Сонячної системи, а також етилену (C2H4), пропіну (C3H4) і метильного радикала CH3.
«Ці молекули вже були виявлені в нашій Сонячній системі, наприклад, у кометах 67P/Чурюмова-Герасименко і C/2014 Q2 (Lovejoy)», — додав Арабхаві. «Вебб» дозволив нам зрозуміти, що ці вуглеводневі молекули не тільки різноманітні, а й численні. Дивно, що тепер ми можемо спостерігати танець цих молекул у планетарних колисках. Це зовсім інше середовище формування планет, ніж ми зазвичай думаємо".
Команда вказує, що ці результати мають велике значення для хімії внутрішнього диска і планет, які можуть там сформуватися. Оскільки «Вебб» виявив, що газ у диску настільки багатий на вуглець, у твердих матеріалах, з яких могли б сформуватися планети, вуглецю, найімовірніше, залишилося мало. У результаті планети, які можуть там утворитися, в кінцевому підсумку виявляться бідними на вуглець. (Сама Земля вважається бідною на вуглець).
«Це кардинально відрізняється від складу, який ми бачимо в дисках навколо зірок сонячного типу, де переважають кисневмісні молекули, такі як вода і вуглекислий газ», — додала членкиня команди Інга Камп, також із Гронінгенського університету. «Цей об'єкт підтверджує, що це унікальний клас об'єктів».
«Неймовірно, що ми можемо виявити і кількісно визначити кількість молекул, добре знайомих нам на Землі, таких як бензол, в об'єкті, який перебуває на відстані понад 600 світлових років», — додала членкиня команди Аньєс Перрен із Національного центру наукових досліджень у Франції.
Далі наукова група має намір поширити своє дослідження на більшу вибірку таких дисків навколо зірок дуже низької маси, щоб зрозуміти, наскільки поширені або екзотичні такі багаті на вуглець земні планетоутворювальні регіони. «Розширення нашого дослідження також дасть нам змогу краще зрозуміти, як можуть утворюватися ці молекули», — пояснив член групи і головний дослідник програми MINDS Томас Хеннінг з Астрономічного інституту Макса Планка в Німеччині. Деякі особливості в даних «Вебба» все ще не ідентифіковані, тому для повної інтерпретації наших спостережень потрібна додаткова спектроскопія.
Ця робота також підкреслює крайню необхідність співпраці вчених між різними дисциплінами. Команда зазначає, що ці результати і супутні дані можуть допомогти іншим галузям, включно з теоретичною фізикою, хімією та астрохімією, інтерпретувати спектри і досліджувати нові особливості в цьому діапазоні довжин хвиль.
