Planety skaliste występują częściej wokół małych gwiazd

Zdjęcie w tle: wizja artystyczna dysku protoplanetarnego wokół gwiazdy ISO-Chal 147, NASA/JPL-Caltech

Za pomocą James Webb Space Telescope (JWST), międzynarodowy zespół naukowców zbadał dysk protoplanetarny otaczający małą gwiazdę o niewielkiej masie, ujawniając najbogatszy w węglowodory skład, jaki dotąd zaobserwowano w takim dysku.

Odkrycia dokonano, gdy Mid-Infrared instrument (MIRI), znajdujący się na pokładzie JWST obserwował obiekt ISO-Chal 147 w ramach projektu MIRI Mid-INfrared Disk Survey (MINDS), który ma na celu stworzenie próbki dysku protoplanetarnego, dzięki przebadaniu właściwości chemicznych i fizycznych dysków. ISO-Chal 147 jest gwiazdą o masie 0,11 masy Słońca, położoną w gwiazdotwórczym rejonie Chameleon I, oddalonym o 600 lat świetlnych.

Obserwacje te sugerują, że dyski protoplanetarne wokół małych gwiazd są bardziej skłonne ku formowaniu mniejszych, podobnych do Ziemi planet, niż o wiele większych, gazowych gigantów. Jako że gwiazdy o małej masie występują w Drodze Mlecznej częściej niż duże gwiazdy, wynika z tego, że w naszej galaktyce znajdować się może więcej planet przypominających Ziemię, niż wcześniej przypuszczano.

Odkrycia wykazują też inną budowę planetotwórczych obłoków pyłu i gazu wokół małych gwiazd, różniących się składem chemicznym od tych, które otaczają gwiazdy wielkości Słońca lub większych. Odmienny skład może znaczyć, że planety skaliste małych gwiazd różnią się atmosferą od Ziemi. Na podstawie projektu MINDS odkryty został gaz o temperaturze ok. 300 kelwinów, wyjątkowo bogaty w cząsteczki zawierające węgiel, za to z małą ilością cząsteczek zawierających tlen. „Jest to znacząco odmienne od kompozycji, jaką obserwujemy w dyskach gwiazd typu słonecznego, gdzie dominują cząsteczki zawierające tlen, takie jak woda czy dwutlenek węgla” – twierdzi Inga Kamp, członkini zespołu Uniwersytetu Groningen.

Zespół MINDS sądzi, że pokazuje to, że materia transportowana jest promieniowo przez dysk protoplanetarny ISO-Chal 147, wpływając w ten sposób na skład wszystkich planet, jakie powstają w dysku.

Jakie ma to znaczenie dla poszukiwania egzoplanet?

Gwiazdy rodzą się, gdy potężne chmury gazu i pyłu tworzą zbyt gęste miejsca, które zapadają się pod wpływem własnej grawitacji. Ten proces nie wykorzystuje całego materiału, którego resztki otaczają młodą gwiazdę, w postaci spłaszczonych, obracających się chmur gazu, co nazywamy dyskiem protoplanetarnym. Jeśli materia dysku na danym obszarze zgęstnieje, tworzą się planety – to właśnie stało się wokół młodego Słońca 4,6 miliarda lat temu.

Ilość materiału oraz to, jak jest rozmieszczony w dysku, ustanawia limit co do liczby i rozmiaru planet, które dysk może zaopatrzyć w materię. Wyniki obserwacji JWST nad ISO-Chal 147 wskazują, że ten dysk jest lepiej przystosowany do formowania małych skalnych planet, aniżeli gazowych gigantów.

Jako że środowisko w dysku ustanawia warunki, w jakich tworzą się planety, odkrycie, że dyski otaczające gwiazdy o małej masie ewoluują inaczej, niż dyski wokół bardziej masywnych gwiazd, może mieć potencjalne konsekwencje dla znajdowania planet skalistych o cechach podobnych do Ziemi. Jednocześnie wokół małych gwiazd mogą formować się planety przypominające Ziemię pod wieloma względami, a nadal kompletnie odmienne w innych aspektach.

„Wiele z tych planet prawdopodobnie będzie miało atmosfery pierwotne zdominowane przez związki węglowodoru, zamiast przez gazy bogate w tlen” – wskazuje Thomas Hennig, niemiecki astrofizyk, zaangażowany w budowę instrumentów Teleskopu James’a Webb’a – „We wcześniejszym badaniu wykazaliśmy, że transport gazu bogatego węgiel do strefy, gdzie zwykle formują się planety typu ziemskiego, zachodzi szybciej i jest bardziej wydajny, niż w przypadku gwiazd o dużej masie.”

Przyczyna braku równowagi węgla i tlenu między dyskami protoplanetarnymi gwiazd o różnych masach jest na razie nieznana. Może to być przykładowo wzbogacenie dysków małych gwiazd w węgiel, lub też i zubożenie w tlen. Jeśli to prawda, znaczyłoby to, że wzbogacenie w węgiel może wyglądać jako utracenie przez cząsteczki stałe w dysku swojej zawartości węglowej, która miałaby być wypuszczona w postaci gazu. Pozbawione węgla cząstki następnie utworzyłyby planety skaliste, tak jak Ziemia, ubogie w węgiel. Atmosfery tych planet byłyby natomiast zdominowane przez węgiel, ze względu na nadmiar gazów węglowych w środowisku, w jakim się formowały. W ten sposób te planety wokół niewielkich gwiazd ostatecznie byłyby bogate w węgiel i nieco odmienne od Ziemi.

Jak dodaje lider badań, Aditya Arabhavi, również z Uniwersytetu Groningen, odkrycia stały się możliwe dzięki niezwykłej odległości Teleskopu Webb’a od Ziemi, wynoszącej około 1,6 milionów kilometrów. „Takie obserwacje nie są możliwe z Ziemi, z powodu znaczących emisji gazów, jakie są pochłaniane przez jej atmosferę” – wyjaśnia Arabhavi. Załoga MINDS planuje teraz zbadać więcej dysków protoplanetarnych wokół gwiazd o małej masie. W ten sposób pragną zrozumieć, jak często w rzeczywistości występują takie egzotyczne, bogate w węgiel obszary planetotwórcze, takie jak wokół ISO-Chal 147.

Korekta – Szymon Ryszkowski

Reakcja

0%0Pozytywnie0%0Neutralnie 0%0Negatywnie

Twoje emocje

0%0Lubię to!

0%0Super0%0Ekscytujący 0%0Ciekawy0%0Smieszny0%0Smutny0%0Wściekły0%0Przerażony0%0Szokujący0%0Wzruszający0%0Rozczarowany0%0Zaskoczony

Co sądzisz?

0%0Prawda0%0Manipulacja0%0Fake news

0

0Ulub

Oryginalne źródło ZOBACZ