Джеймс Уэбб обнаружил богатое разнообразие молекул углерода в протопланетном диске

Джеймс Уэбб обнаружил богатое разнообразие молекул углерода в протопланетном диске

Планеты формируются в дисках из газа и пыли, называемых протопланетными дисками, на орбитах молодых звезд. Если эти звезды имеют небольшую массу, то каменистые планеты должны формироваться более эффективно, чем газовые гиганты, как в системе TRAPPIST-1. Однако многое об этих системах до сих пор неизвестно.

Недавно космический телескоп Джеймса Уэбба изучил одну из таких молодых дисковых звезд, ISO-Chal 147, масса которой составляет всего 0,11 солнечной массы. Наблюдения MIRI (Mid InfraRed Instrument) показали, что газ в диске очень богат углеродом и, в частности, содержит несколько типов углеводородных молекул. В их число входит этан, впервые обнаруженный во внесолнечной системе.

Эти измерения, вновь ставшие первыми для астрономических исследований, стали возможны благодаря чрезвычайно высокой инфракрасной производительности инструментов «Уэбба». А также его местоположение: наблюдения такого рода невозможны с Земли, поскольку излучение блокируется атмосферой. Адитья Арабхави, исследователь из Гронингенского университета в Нидерландах и первый автор исследования об этом открытии, сказал:

Ранее мы могли определить только эмиссию ацетилена от этого объекта. Более высокая чувствительность и спектральное разрешение «Уэбба» позволили нам обнаружить слабую эмиссию от менее распространенных молекул.

Самый богатый химический состав углерода, наблюдавшийся до сих пор

Спектр, полученный с помощью MIRI, показывает самый богатый углеводородный состав, наблюдавшийся до сих пор в протопланетном диске, состоящий из 13 молекул, содержащих углерод вплоть до бензола. Среди этих молекул также впервые обнаружен этан (C2H6) — самый крупный полностью насыщенный углеводород, обнаруженный за пределами нашей Солнечной системы.

Поскольку предполагается, что полностью насыщенные углеводороды образуются из более простых молекул, их обнаружение здесь дает исследователям подсказки о химической среде, в которой они развиваются. Команда также впервые успешно обнаружила этилен (C2H4), пропан (C3H4) и метильный радикал CH3 в протопланетном диске.

Джеймс Уэбб обнаружил богатое разнообразие молекул углерода в протопланетном диске

MIRI-спектр протопланетного диска вокруг молодой звезды ISO-Chal 147, показывающий разнообразие углеводородов: этилен, пропан, метильный радикал, метан, цианоацетилен и первое внесолнечное обнаружение этана, самого большого полностью насыщенного углеводорода, обнаруженного за пределами Солнечной системы.

Эти молекулы хорошо известны на Земле, например бензол, и уже были обнаружены в нашей Солнечной системе. Примером могут служить кометы, такие как 67P/Чурюмова-Герасименко (посещенная миссией ЕКА «Розетта») и комета C/2014 Q2 (Лавджоя).

Теперь мы обнаруживаем и количественно оцениваем их в объекте, удаленном от нас более чем на 600 световых лет (что все еще кажется невероятным даже ученым). И самое главное, мы наблюдаем их в настоящей планетарной колыбели, среде, в которой будут формироваться новые планеты, и которая при детальном изучении может дать нам очень важные подсказки об их эволюции и динамике за пределами нашей Солнечной системы.

Что-то очень необычное? Да

Команда под руководством Арабхави объяснила, что эти результаты имеют большое значение для астрохимии во внутренней зоне диска вокруг молодых звезд с низкой массой. В самом деле, только что изученный случай ISO-Chal 147 кардинально отличается от состава, наблюдаемого в дисках вокруг звезд солнечного типа, то есть звезд с массой, близкой к массе Солнца, где преобладают молекулы, переносящие кислород, такие как углекислый газ и вода.

Таким образом, открытие Уэбба означает, что звезды малой массы с протопланетными дисками представляют собой уникальный класс объектов, которые, безусловно, должны быть изучены более детально. Если результаты этого исследования справедливы в целом, то они означают, что звезды такого типа могут формировать богатые углеродом земные планеты, в отличие, например, от нашей Земли, которая относительно бедна им.

Поэтому команда намерена расширить свое исследование на более крупную выборку таких дисков, чтобы лучше понять, как могут образовываться эти молекулы и насколько распространены эти регионы. И какие экзотические миры могут возникнуть там в будущем.

С аннотацией исследования, опубликованной в журнале Science, можно ознакомиться здесь.

Источник: new-science.ru

Next Post

Феникс: новая экзопланета, над которой ломают голову астрономы

Открытие мира, прозванного Фениксом, ставит под сомнение наши современные теории об эволюции планет. Астрономы не знают, как этому миру удается поддерживать свою атмосферу так близко к своей звезде. Примечательные характеристики Феникс, известный в науке как TIC365102760 b, — удивительная планета, расположенная на орбите в шесть раз ближе к своей звезде, […]