تلسکوپ وب تصویری از پایان شکل گیری سیاره می گیرد

یک مطالعه جدید به دانشمندان ایده بهتری درباره چگونگی پیدایش منظومه شمسی ما می دهد.

دانشمندان بر این باورند که منظومه های سیاره ای مانند منظومه شمسی ما دارای اجرام سنگی بیشتری نسبت به منظومه های غنی از گاز هستند. در اطراف خورشید ما، اینها شامل سیارات درونی – عطارد، زهره، زمین و مریخ – کمربند سیارکی و اجرام کمربند کویپر مانند پلوتون است.

از سوی دیگر مشتری، زحل، اورانوس و نپتون بیشتر حاوی گاز هستند. اما دانشمندان مدت هاست که این را نیز می دانند دیسک های سیاره ساز با جرم گاز 100 برابر بیشتر از جامدات شروع کنید، که منجر به یک سوال مبرم می شود: چه زمانی و چگونه بیشتر گاز از منظومه سیاره ای نوپای خارج می شود؟

مطالعه جدید، منتشر شده در مجله نجومی، پاسخ می دهد. این تیم با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب یا JWST، تصاویری از چنین منظومه سیاره‌ای نوپایی – که به عنوان قرص دور ستاره‌ای نیز شناخته می‌شود – در فرآیند پراکندگی فعال گاز خود در فضای اطراف به دست آورد.

نمان باجاج، دانشجوی سال دوم دکتری در آزمایشگاه قمری و سیاره‌ای دانشگاه، گفت: «دانستن زمانی که گاز پراکنده می‌شود مهم است، زیرا به ما ایده بهتری درباره مدت زمان مصرف سیارات گازی از گاز اطراف خود می‌دهد.» آریزونا JWST با نگاه‌های بی‌سابقه‌ای به دیسک‌های اطراف ستاره‌های جوان، زادگاه سیارات، به ما کمک می‌کند تا چگونگی شکل‌گیری سیارات را آشکار کنیم.

باجاج می‌گوید در مراحل اولیه شکل‌گیری منظومه سیاره‌ای، سیارات در یک صفحه چرخان از گاز و غبار کوچک در اطراف ستاره جوان به هم می‌پیوندند. این ذرات در کنار هم جمع می شوند و به قطعات بزرگتر و بزرگتری به نام تبدیل می شوند سیاره های کوچک. با گذشت زمان، این سیاره های کوچک با هم برخورد می کنند و به هم می پیوندند و در نهایت سیاراتی را تشکیل می دهند. نوع، اندازه و مکان سیاراتی که تشکیل می شوند به مقدار مواد موجود و مدت زمان باقی ماندن آن در قرص بستگی دارد.

باجاج می گوید: «بنابراین، به طور خلاصه، نتیجه تشکیل سیاره به تکامل و اتلاف دیسک بستگی دارد.

در مرکز این کشف، رصد T Cha، یک ستاره جوان – نسبت به خورشید که حدود 4.6 میلیارد سال سن دارد – توسط یک قرص دور ستاره ای در حال فرسایش پوشانده شده بود که به دلیل شکاف غبار عظیمی که تقریباً 30 واحد نجومی را در بر می گیرد، یا au . که در آن یک au میانگین فاصله بین زمین و خورشید است.

باجاج و تیمش توانستند برای اولین بار از باد دیسک تصویربرداری کنند، همانطور که گاز زمانی که به آرامی از دیسک تشکیل دهنده سیاره خارج می شود نامیده می شود. ستاره شناسان از حساسیت تلسکوپ به نور ساطع شده توسط یک اتم زمانی که تابش پرانرژی – مانند نور ستاره – یک یا چند الکترون را از هسته آن جدا می کند، استفاده کردند.

این به عنوان یونیزاسیون شناخته می شود و نور ساطع شده در این فرآیند می تواند به عنوان نوعی اثرانگشت شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد – در مورد سیستم T Cha که دو گاز نجیب نئون و آرگون را ردیابی می کند. این تیم در این مقاله نوشت که این مشاهدات همچنین اولین باری است که یونیزاسیون مضاعف آرگون در یک دیسک سیاره‌ساز شناسایی شده است.

باجاج می‌گوید: «امضای نئونی در تصاویر ما به ما می‌گوید که باد دیسک از ناحیه‌ای دورتر از دیسک می‌آید. این بادها می‌توانند توسط فوتون‌های پرانرژی – اساساً نوری که از ستاره جریان می‌یابد – یا توسط میدان مغناطیسی که از طریق دیسک تشکیل‌دهنده سیاره عبور می‌کند، هدایت شوند.»

در تلاش برای تمایز بین این دو، همان گروه، این بار توسط اندرو سلک، محقق فوق دکتری در دانشگاه لیدن هلند، شبیه‌سازی‌هایی از پراکندگی فوتون‌محور ستاره‌ای، جریان نور شدید از ستاره جوان را انجام دادند.

آنها این شبیه‌سازی‌ها را با مشاهدات واقعی مقایسه کردند و دریافتند که پراکندگی فوتون‌های ستاره‌ای با انرژی بالا می‌تواند مشاهدات را توضیح دهد و بنابراین نمی‌توان آن را به عنوان یک احتمال رد کرد. این مطالعه به این نتیجه رسید که میزان گازی که هر سال از دیسک T Cha خارج می‌شود، معادل گاز ماه زمین است. این نتایج در یک مقاله همراه که در حال حاضر در دست بررسی است منتشر خواهد شد مجله نجومی.

اگرچه امضاهای نئونی در بسیاری از اجرام نجومی دیگر شناسایی شده‌اند، اما مشخص نبود که آنها از دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره‌ای با جرم کم سرچشمه می‌گیرند تا اینکه برای اولین بار در سال 2007 توسط تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا توسط Ilaria Pascucci، پروفسور LPL شناسایی شدند. ، که به زودی آنها را به عنوان دنباله ای از بادهای دیسک شناسایی کرد.

این اکتشافات اولیه تلاش های تحقیقاتی متمرکز بر درک پراکندگی گاز را تغییر داد دیسک های دور ستاره ای. پاسکوچی محقق اصلی آخرین پروژه رصدی و یکی از نویسندگان مقالات گزارش شده در اینجا است.

پاسکوچی می‌گوید: «کشف ما از انتشار نئون با تفکیک فضایی – و اولین کشف آرگون دو یونیزه – با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب می‌تواند گام بعدی در تغییر درک ما از نحوه پاک‌سازی گاز از یک دیسک تشکیل‌دهنده سیاره باشد.» “این بینش ها به ما کمک می کند تا تاریخچه و تاثیر آن بر منظومه شمسی خودمان را بهتر درک کنیم.”

علاوه بر این، این گروه همچنین دریافتند که دیسک داخلی تی چا در مقیاس های زمانی بسیار کوتاه چند دهه تکامل می یابد. آنها دریافتند که طیف مشاهده شده توسط JWST با طیف قبلی تشخیص داده شده توسط اسپیتزر متفاوت است.

به گفته چنگیان ژی، دانشجوی سال دوم دکترا در LPL که این کار فعلی را رهبری می‌کند، این اختلاف را می‌توان با یک دیسک کوچک نامتقارن در داخل T Cha توضیح داد که در 17 سال کوتاهی که بین آن گذشته است، مقداری از جرم خود را از دست داده است. دو مشاهده .

زی می‌گوید: «همراه با مطالعات دیگر، این همچنین نشان می‌دهد که دیسک T Cha در پایان تکامل خود قرار دارد. ممکن است بتوانیم در طول عمر خود شاهد پراکندگی کل توده غبار در دیسک داخلی تی چا باشیم.

نویسندگان مشترک این مطالعه از دانشگاه آریزونا، موسسه SETI، دانشگاه لستر، دانشگاه کمبریج، امپریال کالج لندن و آزمایشگاه قمری و سیاره ای هستند.

منبع: دانشگاه آریزونا