Новые данные JWST меняют представления о формировании планет в молодых галактиках
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) подтвердил спорное открытие, сделанное телескопом «Хаббл» более двадцати лет назад, проливая новый свет на формирование планет в ранней Вселенной.
В 2003 году «Хаббл» обнаружил массивную планету, вращающуюся вокруг очень старой звезды, почти такой же старой, как и сама Вселенная. Это открытие было загадочным, поскольку такие звёзды содержат небольшое количество тяжёлых элементов, необходимых для формирования планет. Открытие подразумевало, что планеты формировались, когда Вселенная была очень молодой, и эти планеты имели время вырасти больше, чем Юпитер, в своих первичных дисках. Однако механизм этого процесса оставался неясным.
Чтобы решить эту загадку, исследователи использовали JWST для изучения звёзд в Малом Магеллановом Облаке — близлежащей галактике с подобным недостатком тяжёлых элементов, как и в ранней Вселенной. Учёные обнаружили, что некоторые звёзды в этой галактике обладают планетарными дисками, и эти диски живут дольше, чем те, что наблюдаются вокруг молодых звёзд во Млечном Пути.
Гвидо Де Марчи, руководитель исследования из Европейского центра космических исследований и технологий, заявил: «С помощью Уэбба мы получили убедительное подтверждение того, что видели с Хабблом, и мы должны пересмотреть наши модели формирования планет и ранней эволюции в молодой Вселенной».
Текущие модели предполагают, что диски вокруг звёзд с небольшим количеством тяжёлых элементов имеют короткий срок жизни, что затрудняет рост планет. Однако наблюдения «Хаббла» за массивным, звездообразующим скоплением NGC 346 в Малом Магеллановом Облаке показали множество звёзд возрастом 20 и 30 миллионов лет с планетарными дисками, что противоречит традиционному мнению, что такие диски рассеиваются после 2-3 миллионов лет.
Елена Сабби, соавтор работы и главный учёный обсерватории Gemini в Национальной научной формации NOIRLab, добавила: «Но Хаббл действительно видел эти планеты, так что если модели были неверны, и диски могли жить дольше?»
Чувствительность и разрешение JWST позволили учёным получить первые в истории спектры формирующихся звёзд, подобных Солнцу, и их непосредственного окружения в близлежащей галактике. Данные подтвердили, что эти звёзды действительно окружены дисками и продолжают аккрецировать материал даже в относительно зрелом возрасте 20-30 миллионов лет. Это открытие подразумевает, что планеты имеют больше времени для формирования и роста вокруг этих звёзд, чем в близлежащих звёздных скоплениях в нашей галактике.
Исследователи предлагают два возможных механизма, или их комбинацию, для сценария сохранения планетарных дисков в средах с недостатком тяжёлых элементов. Во-первых, меньшее количество тяжёлых элементов в газе вокруг диска может снизить эффективность радиационного давления от звезды, позволяя диску сохраняться дольше. Во-вторых, звёзды, подобные Солнцу, формирующиеся в таких средах, могут иметь вокруг себя более крупные газовые облака, создавая более крупные протопланетные диски с большей массой, которые будут рассеиваться дольше.
Сабби добавила: «С большим количеством материи вокруг звёзд, аккреция длится дольше. Диски живут в десять раз дольше. Это имеет последствия для формирования планет и типа архитектуры системы в этих разных средах. Это так захватывающе».
Источник:science.nasa.gov