Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν το πιο πλούσιο «μενού» υδρογονανθράκων που έχει παρατηρηθεί ποτέ σε δίσκο σχηματισμού πλανητών. Αυτή η παρατήρηση, η οποία αφορούσε τον πρωτοπλανητικό δίσκο γύρω από ένα μικροσκοπικό αστέρι, είχε επίσης ως αποτέλεσμα την πρώτη ανακάλυψη αιθανίου έξω από το ηλιακό σύστημα.
Η ανακάλυψη έγινε όταν το Mid-Infrared Instrument (MIRI) στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) εξέτασε το αντικείμενο “ISO-ChaI 147” ως μέρος της έρευνας μεσαίου υπέρυθρου δίσκου (MINDS). Το ISO-ChaI 147 είναι ένα νεαρό αστέρι στην περιοχή σχηματισμού αστεριών Χαμαιλέοντας Ι με περίπου 237 αστέρια. Αυτή η περιοχή απέχει περίπου 600 έτη φωτός από εμάς.
Αυτές οι παρατηρήσεις JWST του ISO-ChaI 147 υποδηλώνουν ότι οι πρωτοπλανητικοί δίσκοι των μικρών αστεριών είναι πιο αποτελεσματικοί στο σχηματισμό μικρών πλανητών που μοιάζουν με τη Γη παρά στο σχηματισμό πολύ μεγαλύτερων αέριων γιγάντων που μοιάζουν με τον Δία. Επειδή τα αστέρια χαμηλής μάζας είναι πιο κοινά στον Γαλαξία μας από τα μεγαλύτερα αστέρια, μπορεί να υπάρχουν περισσότεροι επίγειοι πλανήτες στον γαλαξία μας από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Τα αποτελέσματα δείχνουν επίσης ότι τα νέφη αερίου και σκόνης από τα οποία σχηματίζονται μικρά αστέρια έχουν διαφορετική δομή, τουλάχιστον χημικά, από τα σύννεφα γύρω από αστέρια μεγέθους του Ήλιου και μεγαλύτερα. Οι διαφορετικές χημικές συνθέσεις γύρω από αυτά τα σχετικά μικρά αστέρια θα μπορούσαν να σημαίνουν ότι οι βραχώδεις πλανήτες τους έχουν πολύ διαφορετική ατμόσφαιρα από αυτή της Γης.
Σχετίζεται με: Οι απατεώνες πλανήτες θα μπορούσαν να προέρχονται από δυαδικά συστήματα αστεριών “στριμμένα Tatooine”.
Η μάζα του ISO-ChaI 147 είναι λίγο περισσότερο από το 10% της μάζας του Ήλιου και περιβάλλεται από έναν πρωτοπλανητικό δίσκο με χημεία πλούσια σε άνθρακα που περιέχει 13 μόρια που περιέχουν άνθρακα, συμπεριλαμβανομένου του αιθανίου και της βενζίνης. Ωστόσο, η αφθονία των μορίων που περιέχουν οξυγόνο σε αυτόν τον δίσκο είναι πολύ χαμηλή.
«Αυτή είναι θεμελιωδώς διαφορετική από τη σύνθεση που βλέπουμε στους δίσκους γύρω από αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο, όπου κυριαρχούν μόρια που περιέχουν οξυγόνο όπως το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα», δήλωσε η Inga Kamp, μέλος της ομάδας και ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Groningen, σε δήλωση. .
Σύμφωνα με την ομάδα MINDS, αυτό δείχνει ότι το υλικό μεταφέρεται ακτινικά μέσω του πρωτοπλανητικού δίσκου του ISO-ChaI 147, επηρεάζοντας έτσι τη συνολική σύνθεση όλων των πλανητών που σχηματίζονται μέσα στο δίσκο.
Τι σημαίνει αυτό για το κυνήγι εξωπλανητών;
Τα αστέρια σχηματίζονται όταν ογκώδη σύννεφα αερίου και σκόνης σχηματίζουν πολύ πυκνά μπαλώματα που τελικά καταρρέουν υπό τη δική τους βαρύτητα. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία δεν χρησιμοποιεί όλο το υλικό, με αποτέλεσμα νεαρά αστέρια να περιβάλλονται από στροβιλιζόμενα και ισοπεδωμένα σύννεφα αερίου και σκόνης που ονομάζονται πρωτοπλανητικοί δίσκοι. Όταν τα κομμάτια ύλης σε αυτόν τον δίσκο συμπυκνώνονται, σχηματίζονται πλανήτες – αυτό ακριβώς συνέβη γύρω από τον νεαρό ήλιο μας πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια.
Η ποσότητα του υλικού σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο και η κατανομή του αερίου και της σκόνης περιορίζουν πόσους πλανήτες μπορεί να φιλοξενήσει ένα αστέρι και ποια δομικά στοιχεία μπορούν να προσφέρουν αυτοί οι πλανήτες. Τα αποτελέσματα του JWST ISO-ChaI 147 υποδηλώνουν ότι αυτός ο πρωτοπλανητικός δίσκος είναι πιο κατάλληλος για το σχηματισμό μικρότερων βραχωδών πλανητών παρά για το σχηματισμό μεγαλύτερων αέριων γιγάντων.
Δεδομένου ότι το περιβάλλον στους πρωτοπλανητικούς δίσκους καθορίζει τις συνθήκες κάτω από τις οποίες σχηματίζονται νέοι πλανήτες, η ανακάλυψη ότι οι δίσκοι γύρω από αστέρια πολύ χαμηλής μάζας εξελίσσονται διαφορετικά από εκείνους γύρω από αστέρια με μεγαλύτερη μάζα μπορεί να έχει επιπτώσεις στην αναζήτηση βραχωδών πλανητών με ιδιότητες παρόμοιες με τη Γη. Ωστόσο, μικροσκοπικά αστέρια θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν πλανήτες που είναι παρόμοιοι με τη Γη από πολλές απόψεις, αλλά ριζικά διαφορετικοί σε άλλους.
«Πολλές από τις πρωταρχικές ατμόσφαιρες αυτών των πλανητών πιθανότατα κυριαρχούνται από ενώσεις υδρογονάνθρακα παρά από αέρια πλούσια σε οξυγόνο όπως το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα», τονίζει ο Thomas Henning, επικεφαλής της ομάδας MINDS και ερευνητής στο Max Planck Institute for Astronomy (MPIA). στη δήλωση. «Δείξαμε σε μια προηγούμενη μελέτη ότι η μεταφορά φυσικού αερίου πλούσιου σε άνθρακα στη ζώνη όπου συνήθως σχηματίζονται οι επίγειοι πλανήτες γίνεται πιο γρήγορα και πιο αποτελεσματικά σε αυτούς τους δίσκους από ό,τι σε αυτούς των μεγαλύτερων αστεριών».
Ο λόγος για την ανισορροπία άνθρακα και οξυγόνου μεταξύ πρωτοπλανητικών δίσκων αστέρων με διαφορετικές μάζες είναι προς το παρόν άγνωστος. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να οφείλεται στο ότι οι δίσκοι γύρω από μικρότερα αστέρια είναι εμπλουτισμένοι σε άνθρακα ή επειδή δεν έχουν οξυγόνο.
Εάν ισχύει το πρώτο, αυτό σημαίνει ότι ο εμπλουτισμός άνθρακα μπορεί να συμβεί όταν τα στερεά σωματίδια στο δίσκο αφαιρούνται από την περιεκτικότητά τους σε άνθρακα. Αυτό το περιεχόμενο θα απελευθερωθεί ως αέριο. Αυτά τα στερεά σωματίδια χαμηλών εκπομπών άνθρακα θα σχημάτιζαν πλανήτες με βραχώδη σώματα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Ωστόσο, οι ατμόσφαιρες αυτών των κόσμων θα κυριαρχούνταν από άνθρακα λόγω της περίσσειας αερίου άνθρακα στο περιβάλλον στο οποίο σχηματίζονται. Επομένως, αυτοί οι βραχώδεις πλανήτες γύρω από μικροσκοπικά αστέρια θα ήταν τελικά πλούσιοι σε άνθρακα – και πολύ διαφορετικοί από τη Γη.
Ο επικεφαλής της έρευνας Aditya Arabhavi, επίσης από το Πανεπιστήμιο του Groningen, πρόσθεσε ότι αυτά τα ευρήματα έγιναν δυνατά από τη μοναδική θέση του JWST περίπου 1,6 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη.
«Αυτές οι παρατηρήσεις δεν είναι δυνατές από τη Γη επειδή οι σχετικές εκπομπές αερίων απορροφώνται από την ατμόσφαιρά της», είπε ο Αραμπάβι. “Μέχρι στιγμής μπορέσαμε να ανιχνεύσουμε μόνο εκπομπές ακετυλενίου από αυτό το αντικείμενο. Ωστόσο, η υψηλότερη ευαισθησία του JWST και η φασματική ανάλυση των οργάνων του μας επέτρεψαν να ανιχνεύσουμε ασθενείς εκπομπές από λιγότερο άφθονα μόρια.”
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
— Θα μπορούσε να υπάρχει ένας «κατακτημένος» εξωγήινος πλανήτης που κρύβεται στην άκρη του ηλιακού μας συστήματος – και δεν είναι ο «Πλανήτης Χ»
— 400 αδίστακτοι πλανήτες μεγέθους Γης θα μπορούσαν να περιπλανηθούν στον Γαλαξία
— Ένα κοσμικό «αρχείο απολιθωμάτων» θα μπορούσε να κρύβεται ανάμεσα σε ορφανά αστέρια
Το πλήρωμα MINDS σκοπεύει τώρα να μελετήσει επιπλέον πρωτοπλανητικούς δίσκους γύρω από αστέρια χαμηλής μάζας. Αυτό θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε πόσο κοινές είναι στην πραγματικότητα οι εξωτικές, πλούσιες σε άνθρακα περιοχές που σχηματίζουν γήινους πλανήτες, όπως αυτές του ISO-ChaI 147.
«Η επέκταση της μελέτης μας θα μας δώσει επίσης μια καλύτερη κατανόηση του πώς μπορούν να σχηματιστούν αυτά τα μόρια», κατέληξε ο Henning. «Επιπλέον, ορισμένα χαρακτηριστικά στα δεδομένα δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί και απαιτούν πρόσθετη φασματοσκοπία για την πλήρη ερμηνεία των παρατηρήσεών μας».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε την Πέμπτη (6 Ιουνίου) στο περιοδικό Science.