Телескоп «Джеймс Уэбб» впервые обнаружил диск, способный формировать спутники, вокруг молодой экзопланеты
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволил провести первые прямые измерения химических и физических свойств диска из газа и пыли вокруг молодой планеты, где, возможно, идет процесс формирования спутников.
Этот богатый углеродом диск окружает экзопланету CT Cha b, которая находится на расстоянии примерно 625 световых лет от Земли. Хотя сами спутники непосредственно не обнаружены, наблюдение предоставляет уникальную возможность заглянуть в настоящие «строительные леса» процесса формирования спутников, еще на эмбриональной стадии, и исследовать химические процессы, способные привести к рождению естественных спутников.
Звезда, вокруг которой обращается планета, имеет возраст всего 2 миллиона лет и продолжает наращивать массу, однако обнаруженный диск не является частью околозвездного диска: эти две системы разделяют около 74 миллиардов километров.
Наблюдения были получены с помощью инструмента MIRI (Mid-Infrared Instrument) телескопа «Уэбб» в режиме спектрографа среднего разрешения. Предварительный анализ архивных данных «Уэбба» показал наличие молекул в области нахождения планеты. Чтобы подтвердить эти сигналы, исследователям пришлось изолировать слабый свет, излучаемый планетой, от мощного свечения звезды-хозяина, используя методы наблюдения с высоким контрастом. Таким образом удалось идентифицировать семь углеродных молекул, включая ацетилен (C₂H₂) и бензол (C₆H₆). Эта богатая углеродом химия резко контрастирует с химией диска вокруг звезды-хозяина, где была обнаружена вода, но нет следов углерода в тех же условиях. Это позволяет предположить, что всего за 2 миллиона лет планетные и звездные диски могут химически разойтись очень быстро.
Химическое различие между двумя дисками становится ключевым элементом: оно указывает на то, что диск вокруг CT Cha b не является просто частью большего диска, а представляет собой самостоятельную среду, эволюционирующую автономно. Это молекулярное разнообразие содержит полезные подсказки о процессах, управляющих формированием спутников, и может предложить прямое сравнение с химией спутников в ранней Солнечной системе.
На протяжении десятилетий модели предполагали, что гигантские спутники, подобные четырем галилеевым спутникам Юпитера, сформировались в дисках вокруг формирующихся планет — плоских и копланарных. Наблюдения «Уэбба» впервые позволяют проверить эти теории: диск вокруг CT Cha b может быть «лабораторией», в которой конденсируется материал для будущих спутников. Химические особенности, особенно преобладание углеродистых соединений, поднимают вопросы о том, как и за какое время могут сформироваться подобные объекты — земного типа или ледяные.
В ближайшие месяцы команда намерена расширить исследование на другие экзопланеты с потенциальными дисками, чтобы понять разнообразие физико-химических свойств в формирующихся системах. Эти изыскания предложат эмпирические сравнения, которых до сих пор не хватало в наблюдательной литературе. Между тем, открытие прокладывает путь для будущих наблюдений на субмиллиметровых, оптических или радиоволнах, которые могли бы зафиксировать дополнительные данные, например, с помощью радиотелескопа ALMA.
Исследование с результатами работы опубликовано в журнале .