Teleskop Webba odkrył dziwny dysk wokół gwiazdy. To może obalić teorię

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) zaobserwował w odległej Mgławicy Wojna i Pokój (Mgławicy Homar) niespotykanie bogaty w CO₂ dysk Herbiga (XUE 10) wokół gwiazdy. To właśnie skład chemiczny przykuł uwagę naukowców z Uniwersytetu w Sztokholmie. Zwykle bowiem takie dyski planetotwórcze w Drodze Mlecznej zawierają duże ilości pary wodnej. "W istocie woda jest tak rzadka w tym systemie, że jest ledwo wykrywalna - to dramatyczny kontrast wobec tego, co zwykle obserwujemy" - podkreślają autorzy badania.

Takie protoplanetarne dyski materii powstają z obłoku gazu, w którym zanurzone są początkowo nowo powstałe gwiazdy. Z nich mogą tworzyć się nowe planety. Dotychczasowe teorie - a dokładniej konwencjonalne modele formacji planet - opisują zachowanie takich dysków.

Z reguły zimna, bogata w lód wodny materia z ich krańców wędruje bliżej gorącego środka, gdzie ten lód przechodzi sublimację i obserwowana jest para wodna. Webb zaobserwował tymczasem niezwykle wysokie stężenie dwutlenku węgla. Zrobił to przy wykorzystaniu MIRI (Mid-Infrared Instrument), instrumentu wyposażonego w kamerę i spektrograf do rejestracji światła w zakresie średniej podczerwieni (4,9 do 28,8 μm) widma elektromagnetycznego.

Co spowodowało ten dziwny skład chemiczny dysku? Astronomowie mają pewną hipotezę. "Tak wysoka zawartość dwutlenku węgla w strefie formowania się planety jest niespodziewana. Wskazuje to na możliwość, że intensywne promieniowanie ultrafioletowe - z gwiazdy macierzystej lub sąsiadujących masywnych gwiazd - zmienia kształt chemiczny dysku". Promieniowanie to jest nawet 10³ razy silniejsze niż w Układzie Słonecznym.

Dane z JWST/MIRI pokazały coś jeszcze. Widać w nich wyraźnie, że w dysku występują rzadkie warianty izotopowe CO₂, wzbogacone o izotop węgla ¹³C lub izotopy tlenu ¹⁷O i ¹⁸O. "Te izotopologie mogą oferować istotne przesłanki dla zadawanych od dawna pytań o niezwykłe izotopowe odciski palca znajdywane w meteorytach i kometach - reliktach formowania się naszego własnego Układu Słonecznego" - wyjaśniają astronomowie.

Warto przy tym podkreślić, jak daleko od Ziemi dokonano tego odkrycia. Choć oczywiście sam Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba krąży wokół Słońca w pobliżu punktu L2 (ok. 1,5 mln km od Ziemi), to zaobserwował ów dysk w regionie oddalonym o 53 kwadryliony kilometrów (1,7 kiloparseka). Jest to mgławica NGC 6357 w Gwiazdozbiorze Skorpiona. Dlaczego właśnie jej przyglądali się naukowcy? To część programu eXtreme UV Environments (XUE), który ma na celu zbadanie właściwości fizycznych i chemicznych znajdujących się tam 12 dysków protoplanetarnych. Naukowcy badają je również pod kątem ewentualnej przydatności planet do zamieszkania.

"Ujawnia to, jak środowiska ekstremalnie radiacyjne - powszechne w regionach formowania się masywnych gwiazd - mogą wpłynąć na bloki budulcowe planet. Jako że większość gwiazd i prawdopodobnie większość planet formuje się w takich regionach, zrozumienie tych efektów jest kluczowe dla zrozumienia różnorodności atmosfer planet i ich potencjału do zamieszkania" - komentuje współautorka badania, Maria-Claudia Ramirez-Tannus z Max Planck Institute for Astronomy w Heidelbergu.

Źródło: J. Frediani, A. Bik, M. Claudia Ramírez-Tannus et al. The CO₂-rich terrestrial planet-forming region of an externally irradiated Herbig disk. Astronomy & Astrophysics, 701 (2025) A14. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202555718