Телескоп «Джеймс Вебб» побачив у протопланетному диску зорі GW Lup — диску з газу та пилу, в якому згодом утворяться планети — надлишок вуглекислого газу. На думку астрономів, це свідчить про те, що майбутні планети навколо GW Lup не матимуть достатньо води, аби втримати її у своєму складі. Дослідження опубліковане у The Astrophysical Journal Letters.
Спектр протопланетного диску зорі, який отримав телескоп. Grant et al., 2023.
Що шукали у протопланетному диску?
Планети навколо світил, так само, як і в нашій Сонячній системі, народжуються у диску з газу та пилу, що оточує зорю — його так і називають протопланетним диском. У ньому частинки пилу з газом стикаються і об'єднуються, формуючи планетезималі, тобто зародки планет. Вважається, що хімічний склад внутрішньої частини протопланетних дисків впливає на склад атмосфер планет, які у майбутньому можуть сформуватися.
Вивчати хімічний склад протопланетних дисків залучили і новітній інфрачервоний телескоп «Джеймс Вебб». У рамках програми MINDS (MIRI mid-INfrared Disk Survey) телескоп спостерігатиме за відомими протопланетними дисками у середньому інфрачервоному діапазоні за допомогою інструмента MIRI. Однією з цілей «Джеймса Вебба» стала зоря GW Lup, аналізу спостережень за якою присвятила свою роботу європейська команда астрономів.
Які планети утворяться навколо GW Lup?
Ціль «Джеймса Вебба» — це молода зоря на відстані 505 світлових років від нас. Її масу визначили у 0,46 маси Сонця, а протопланетний диск навколо неї, за оцінками астрономів, простягнувся на 210 астрономічних одиниць у діаметрі. З речовин, які можна спостерігати у протопланетних дисках, найбільш інформативним для астрономів є вуглекислий газ, який може вказати на фізичні та хімічні умови у диску. Аналізуючи спектр протопланетного диска навколо GW Lup, науковці виявили у ньому ¹²CO₂, ¹³CO₂, H₂O, HCN, C₂H₂ і OH, причому молекулу ¹³CO₂ у протопланетних дисках досі не виявляли.
Спостережуваний надлишок вуглекислого газу, особливо порівняно з H₂O, астрономи пов'язують зокрема з розподілом температури, а також можливими «пиловими пастками» всередині диска. У так званих пилових пастках рух частинок уповільнюватиметься, що прискорить формування планетезималей для майбутніх планет. Як вважають вчені, планети, які сформуються ближче до GW Lup, будуть бідними на воду, однак занести її на них зможуть комети, які збережуть її на собі у більш віддалених областях протопланетного диска.
Раніше ми розповідали, як «Джеймс Вебб» знайшов навколо дуже молодої протозорі органічні молекули. Вони також стануть джерелом матеріалу для формування планет навколо світила.