Dawne dyski protoplanetarne istniały dłużej niż sądzono
Czy planety mogły powstawać w czasach, gdy Wszechświat był jeszcze młody, a cięższych pierwiastków praktycznie brakowało? Nowe badania przeprowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba rzucają światło na zagadkę, która od ponad 20 lat dzieliła naukowców.
W 2003 roku teleskop Hubble'a dostarczył dowodów na istnienie masywnej planety wokół wyjątkowo starej gwiazdy. Jej wiek niemal dorównuje wiekowi Wszechświata. To odkrycie było zaskakujące, ponieważ gwiazdy powstałe we młodym Wszechświecie zawierały zaledwie śladowe ilości cięższych pierwiastków, takich jak chociażby węgiel czy żelazo. Te właśnie elementy niezbędne są do budowy planet, co stawiało pod znakiem zapytania dotychczasowe teorie o formowaniu się układów planetarnych.
Aby zbadać to zjawisko, naukowcy wykorzystali teleskop Webba do obserwacji gwiazd w Małym Obłoku Magellana – galaktyce sąsiadującej z Drogą Mleczną. Warunki panujące w tej galaktyce przypominają wczesny Wszechświat – brakuje tam dużej ilości ciężkich pierwiastków.
Wyniki badań okazały się przełomowe. Gwiazdy w tej galaktyce, mimo ubogiego składu chemicznego, mają wokół siebie długowieczne dyski protoplanetarne – znacznie trwalsze niż te obserwowane w naszej galaktyce.
Dlaczego dyski protoplanetarne istniały dłużej?
Dotychczasowe modele sugerowały, że brak cięższych pierwiastków powoduje szybkie rozproszenie się dysków wokół młodych gwiazd. Bez tych struktur planety nie miałyby czasu, by uformować swoje jądra. Wyniki badań Webba pokazują jednak, że dyski protoplanetarne mogą utrzymywać się nawet 20–30 milionów lat, czyli znacznie dłużej niż zakładano.
Naukowcy wyjaśniają to dwoma możliwymi mechanizmami. Po pierwsze, gwiazdy emitują promieniowanie, które "zdmuchuje" dyski, ale jest ono mniej efektywne, gdy ilość cięższych pierwiastków w gazie jest znikoma. Po drugie, gwiazdy formujące się z większych obłoków gazowych mają również większe dyski. Większa masa sprawia w tej sytuacji, że proces ich rozproszenia trwa znacznie dłużej.
Przełomowe odkrycie dla naszej wiedzy o historii kosmosu
Nowe dane, uzyskane dzięki precyzji teleskopu Jamesa Webba, zmuszają naukowców do przemyślenia dotychczasowych teorii dotyczących formowania planet. Przedłużony czas "życia" dysków protoplanetarnych we wczesnym Wszechświecie oznacza, że planety miały więcej czasu, aby powstać i osiągnąć ogromne rozmiary.
"To ekscytujące, ponieważ pokazuje nam, że procesy tworzenia planet mogą być bardziej uniwersalne, niż dotąd przypuszczaliśmy" – podsumowuje Elena Sabbi, współautorka badań.
