Gdyby istniało coś takiego jak album ze zdjęciami Wszechświata, mógłby on zawierać migawki dysków protoplanetarnych wirujących wokół nowo powstałych gwiazd w Drodze Mlecznej.
Źródło: NASA/CXC/M. Weiss
Dyski te są uważane za krótkotrwałą właściwość większości, jeżeli nie wszystkich, młodych gwiazd, dostarczające surowców do formowania się planet.
Większość z tych planetarnych żłobków jest krótkotrwała, zwykle istniejąc tylko około 10 milionów lat – ulotne istnienie według kosmicznych standardów. Teraz, w zaskakującym odkryciu, naukowcy z Uniwersytetu Arizony odkryli, że dyski mogą służyć swoim gwiazdom macierzystym znacznie dłużej niż wcześniej sądzono, pod warunkiem, że gwiazdy są małe – 1/10 masy Słońca lub mniej.
W artykule opublikowanym w Astrophysical Journal Letters, zespół badawczy kierowany przez Feng Long z U of A Lunar and Planetary Laboratory, w College of Science, donosi o szczegółowej obserwacji dysku protoplanetarnego w dojrzałym wieku 30 milionów lat. Przedstawiając pierwszą szczegółową analizę chemiczną długowiecznego dysku przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, artykuł dostarcza nowych informacji na temat formowania się planet i możliwości zamieszkania planet poza Układem Słonecznym.
W pewnym sensie dyski protoplanetarne dostarczają nam dziecięcych obrazów układów planetarnych, w tym wgląd w to, jak mógł wyglądać nasz Układ Słoneczny w powijakach – powiedziała Long, główna autorka artykułu.
Dopóki gwiazda ma określoną masę, wysokoenergetyczne promieniowanie z młodej gwiazdy wydmuchuje gaz i pył z dysku i nie może on już służyć jako surowiec do budowy planet, wyjaśniła Long.
Zespół zaobserwował gwiazdę o oficjalnym oznaczeniu WISE J044634.16–262756.1B – wygodniej znaną jako J0446B – znajdującą się w konstelacji Gołębia około 267 lat świetlnych od Ziemi. Naukowcy odkryli, że jej dysk protoplanetarny istnieje około trzy razy dłużej niż oczekiwano.
Chociaż wiemy, że większość dysków rozprasza się w ciągu 10 milionów do 20 milionów lat, odkrywamy, że w przypadku określonych typów gwiazd ich dyski mogą istnieć znacznie dłużej – powiedziała Long. Ponieważ materia w dysku dostarcza surowców do budowy planet, https://pl.wikipedia.org/wiki/Planeta_pozasłoneczna żywotność dysku określa, ile czasu układ ma na uformowanie planet.
Mimo że małe gwiazdy dłużej zachowują swoje dyski, ich skład chemiczny nie zmienia się znacząco. Podobny skład chemiczny niezależnie od wieku wskazuje, że chemia nie zmienia się drastycznie, nawet gdy dysk osiągnie zaawansowany wiek. Takie długotrwałe, stabilne środowisko chemiczne może zapewnić planetom wokół gwiazd o niskiej masie więcej czasu na formowanie się.
Analizując zawartość gazu w dysku, naukowcy wykluczyli możliwość, że dysk wokół J0446B jest tak zwanym dyskiem szczątkowym, czyli dłużej istniejącym rodzajem dysku, który składa się z materii drugiej generacji powstałej w wyniku zderzeń ciał podobnych do asteroid.
Wykryliśmy gazy takie jak wodór i neon, co mówi nam, że w dysku wokół J0446B nadal znajduje się pierwotny gaz – powiedział Chengyan Xie, doktorant w LPL, który również przyczynił się do badań.
Potwierdzone istnienie długowiecznych dysków bogatych w gazy ma implikacje dla życia poza naszym Układem Słonecznym, twierdzą autorzy. Szczególnie interesujący dla badaczy jest układ TRAPPIST-1, znajdujący się 40 lat świetlnych od Ziemi, złożony z czerwonego karła i siedmiu planet o rozmiarach zbliżonych do Ziemi. Trzy z tych planet znajdują się w ekosferze gwiazdy, gdzie warunki pozwalają na istnienie wody w stanie ciekłym i oferują potencjał do powstania życia, przynajmniej w teorii.
Ponieważ gwiazdy z długo istniejącymi dyskami protoplanetarnymi należą do podobnej kategorii masowej, co gwiazda centralna w układzie TRAPPIST-1, istnienie długowiecznych dysków jest szczególnie interesujące dla ewolucji układów planetarnych, twierdzą Long i jej współpracownicy.
Aby stworzyć specyficzny układ orbit, jaki obserwujemy w przypadku TRAPPIST-1, planety muszą migrować wewnątrz dysku, co jest procesem wymagającym obecności gazu – powiedziała Ilaria Pascucci, profesor nauk planetarnych w LPL, która jest współautorką artykułu. Długa obecność gazu w tych dyskach może być powodem unikalnego układu TRAPPIST-1.
Długowieczne dyski nie zostały znalezione dla gwiazd o dużej masie, takich jak Słońce, ponieważ gwiazdy w takich układach ewoluują znacznie szybciej, a planety mają mniej czasu na uformowanie się. Chociaż nasz Układ Słoneczny przeszedł inną drogę ewolucji, długowieczne dyski mogą powiedzieć naukowcom wiele o Wszechświecie, zauważają autorzy, ponieważ uważa się, że gwiazdy o niskiej masie znacznie przewyższają liczbę gwiazd podobnych do Słońca.
Lepsze zrozumienie tego, jak ewoluują układy gwiazd o niskiej masie i uzyskanie zdjęć dysków o długim czasie życia może pomóc w wypełnieniu pustych miejsc w albumie fotograficznym Wszechświata – powiedziała Long.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Uniwersytet Arizony
