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.
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 .