Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb η ερευνητική ομάδα έλαβε εικόνες από ένα εκκολαπτόμενο πλανητικό σύστημα

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πλανητικά συστήματα όπως το ηλιακό μας σύστημα περιέχουν περισσότερα βραχώδη αντικείμενα από αυτά που είναι πλούσια σε αέρια. Γύρω από τον ήλιο μας, βραχώδη αντικείμενα υπάρχουν στους πλανήτες Ερμή, Αφροδίτη, Γη και Άρη, στη ζώνη των αστεροειδών και στη ζώνη Κάιπερ.

Ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας, από την άλλη πλευρά, περιέχουν κυρίως αέριο. Οι επιστήμονες γνώριζαν εδώ και πολύ καιρό ότι οι δίσκοι σχηματισμού πλανητών ξεκινούν με 100 φορές μεγαλύτερη μάζα σε αέριο από τα στερεά, γεγονός που οδηγεί σε ένα σαφές ερώτημα: Πότε και πώς το μεγαλύτερο μέρος του αερίου φεύγει από ένα εκκολαπτόμενο πλανητικό σύστημα;

Η νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Astronomical Journal, δίνει απαντήσεις. Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ή JWST, η ομάδα έλαβε εικόνες από ένα τέτοιο εκκολαπτόμενο πλανητικό σύστημα -γνωστό και ως περιαστρικός δίσκος- κατά τη διαδικασία ενεργητικής διασποράς του αερίου του στον περιβάλλοντα χώρο.

«Το να γνωρίζουμε πότε διασκορπίζεται το αέριο είναι σημαντικό, καθώς μας δίνει μια καλύτερη ιδέα για το πόσο χρόνο έχουν οι αέριοι πλανήτες για να καταναλώσουν το αέριο από το περιβάλλον τους», λέει ο Νάμαν Μπατζάζ, φοιτητής που κάνει το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. «Με άνευ προηγουμένου ματιές σε αυτούς τους δίσκους που περιβάλλουν νεαρά αστέρια, τις γενέτειρες των πλανητών, το JWST μας βοηθά να αποκαλύψουμε πώς σχηματίζονται οι πλανήτες».

Κατά τα πολύ πρώιμα στάδια του σχηματισμού του πλανητικού συστήματος, οι πλανήτες συγχωνεύονται σε έναν περιστρεφόμενο δίσκο αερίου και μικροσκοπικής σκόνης γύρω από το νεαρό αστέρι, λέει ο Μπατζάζ. Αυτά τα σωματίδια συσσωρεύονται σε όλο και μεγαλύτερα κομμάτια. Με την πάροδο του χρόνου συγκρούονται και κολλάνε μεταξύ τους, σχηματίζοντας τελικά πλανήτες. Ο τύπος, το μέγεθος και η θέση των πλανητών που σχηματίζονται εξαρτώνται από την ποσότητα του διαθέσιμου υλικού και από το πόσο καιρό παραμένει στον δίσκο.

«Έτσι, εν συντομία, το αποτέλεσμα του σχηματισμού πλανητών εξαρτάται από την εξέλιξη και τη διασπορά του δίσκου», λέει ο Μπατζάζ.

Στο επίκεντρο αυτής της ανακάλυψης βρίσκεται η παρατήρηση του T Cha, ενός νεαρού άστρου -σε σχέση με τον ήλιο, ηλικίας περίπου 4,6 δισεκατομμυρίων ετών- που περιβάλλεται από έναν διαβρωμένο περιαστρικό δίσκο που είναι γνωστός για ένα τεράστιο χάσμα σκόνης.

Ο Μπατζάζ και η ομάδα του μπόρεσαν, για πρώτη φορά, να απεικονίσουν τον άνεμο του δίσκου, όπως αναφέρεται το αέριο όταν φεύγει αργά από τον δίσκο που σχηματίζει τον πλανήτη. Οι αστρονόμοι εκμεταλλεύτηκαν την ευαισθησία του τηλεσκοπίου στο φως που εκπέμπεται από ένα άτομο όταν η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας – για παράδειγμα, στο φως των αστεριών – αφαιρεί ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια από τον πυρήνα του. Αυτό είναι γνωστό ως ιονισμός και το φως που εκπέμπεται στη διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένα είδος χημικού «δακτυλικού αποτυπώματος», στην περίπτωση του συστήματος T Cha, που ανιχνεύει δύο ευγενή αέρια, το νέον και το αργό. Οι παρατηρήσεις σηματοδοτούν επίσης την πρώτη φορά που ανιχνεύθηκε διπλός ιονισμός αργού σε δίσκο σχηματισμού πλανητών, αναφέρεται στη μελέτη.

«Η υπογραφή νέον στις εικόνες μας λέει ότι ο άνεμος του δίσκου προέρχεται από μια εκτεταμένη περιοχή μακριά από τον δίσκο», λέει ο Μπατζάζ. «Αυτοί οι άνεμοι θα μπορούσαν να οδηγηθούν είτε από φωτόνια υψηλής ενέργειας – ουσιαστικά το φως που ρέει από το αστέρι – είτε από το μαγνητικό πεδίο που υφαίνει τον δίσκο που σχηματίζει τον πλανήτη.

Σε μια προσπάθεια να διαφοροποιηθεί μεταξύ των δύο, η ίδια ομάδα, αυτή τη φορά με επικεφαλής τον Άντριου Σέλεκ, ερευνητή στο Πανεπιστήμιο του Leiden στην Ολλανδία, πραγματοποίησε προσομοιώσεις της διασποράς που οδηγείται από αστρικά φωτόνια, το έντονο φως που ρέει από το νεαρό αστέρι. Συνέκριναν αυτές τις προσομοιώσεις με τις πραγματικές παρατηρήσεις και βρήκαν ότι η διασπορά από αστρικά φωτόνια υψηλής ενέργειας μπορεί να εξηγήσει τις παρατηρήσεις και ως εκ τούτου δεν μπορεί να αποκλειστεί ως πιθανότητα. Αυτή η μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ποσότητα αερίου που διασκορπίζεται από τον δίσκο T Cha κάθε χρόνο είναι ισοδύναμη με αυτή του φεγγαριού της Γης. Αυτά τα αποτελέσματα θα δημοσιευθούν σε ένα συνοδευτικό έγγραφο, το οποίο βρίσκεται υπό εξέταση με το Astronomical Journal.

Με πληροφορίες από futurity