Teleskop Webba bada młode gwiazdy. Tak uciekał gaz z dysków
Dzisiejszy Układ Słoneczny, który ma 4,5 mld lat, to w większości pusta przestrzeń, usiana kilkoma planetami, asteroidami i kometami. Dawno, dawno temu jednak, w ciągu pierwszych kilku milionów lat istnienia, Układ Słoneczny stanowił gęstą, wirującą masę, zawierającą 100 razy więcej gazu niż pyłu.
Co się stało z tym gazem? Tym tematem zajął się Naman Bajaj z Uniwersytetu Arizony wraz ze współautorką, Umą Gorti z Instytutu SETI. Przeanalizowali oni 72 młode gwiazdy podobne do Słońca i ich dyski protoplanetarne przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba należącego do NASA.
Badania 72 gwiazd wyjaśniają, jak wiatry kosmiczne oczyściły Układ Słoneczny
Zaczyna się od nowo narodzonej gwiazdy otoczonej gęstym dyskiem protoplanetarnym, który ma własne, ogromne pole magnetyczne. Gaz z dysku przemieszcza się wzdłuż linii pola magnetycznego. Jest on wypychany w górę i na zewnątrz z centralnych obszarów Układu Słonecznego z prędkością 16-160 km na sekundę. Ten wypływający gaz nazywany jest "wiatrem magnetycznym", który w tej chwili jest tak masywny, że blokuje dotarcie światła o wysokiej energii do dysku.
Dopiero po kilku milionach lat słabnie i zmienia się w wiatr fotoparujący, składający się z wysokoenergetycznych promieni rentgenowskich i promieniowania ultrafioletowego ze Słońca. Przenika on przez wiatry magnetyczne, wzbudza gaz w dysku i usuwa go z układu. Nasze Słońce przeszło podobny schemat. Około 4,5 mld lat temu nie wyglądało tak, jak teraz. Otaczał je znacznie bogatszy dysk.
Formowanie planet przypomina więc swego rodzaju kosmiczny wyścig z czasem - jeżeli gaz zniknie, nim młode planety zdążą go zgromadzić, ich dalszy rozwój może wyglądać zupełnie inaczej.
- Gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz, muszą zgromadzić swoje potężne atmosfery, gdy dysk jest jeszcze wystarczająco duży, by je zasilić, zanim wiatry i strumienie wyniosą ten surowiec w przestrzeń kosmiczną - mówi Bajaj.
Zagadka formowania planet rozwiązana?
Naukowcy wykorzystali archiwalne obserwacje, aby stworzyć kolejne klatki filmu pokazującego ewolucję dysków protoplanetarnych. Szczególną uwagę zwrócono na wodór molekularny oraz zjonizowany neon, ponieważ ich obecność pozwala wykrywać różne rodzaje wypływów materii i określać, w jaki sposób gaz opuszcza młody układ.
Spośród 72 analizowanych dysków aż 66 wykazało rozległą emisję wodoru lub neonu. Te obserwacje umożliwiają porównanie wielu młodych gwiazd znajdujących się na różnych etapach ewolucji. Dzięki temu powoli rozwiązywana jest tajemnica dotycząca narodzin układów planetarnych oraz pytanie: jak długo dostępny jest materiał potrzebny do ich budowy?
Naukowcy chcą teraz ustalić, ile gazu faktycznie jest usuwane przez poszczególne rodzaje wiatrów oraz z których części dysku pochodzi uciekająca materia. Takie informacje mogą pomóc określić, jak długo trwa możliwość powstawania konkretnych typów planet.
Wyniki opublikowano w czasopiśmie The Astronomical Journal.
