Vebov teleskop snimio 72 diska: planete u trci sa vremenom

Tim naučnika sa Univerziteta u Arizoni objavio je 25. avgusta u časopisu The Astronomical Journal rezultate jednog od najvećih dosadašnjih merenja gubitka gasa iz protoplanetarnih diskova, oblaka gasa i prašine koji okružuju mlade zvezde i iz kojih nastaju planete. Univerzitet je nalaze saopštio javnosti 26. i 27. avgusta. Istraživanje je zasnovano na 72 snimka mladih, Suncu sličnih zvezdanih sistema, napravljena instrumentom MIRI svemirskog teleskopa Džejms Veb, i pokazuje da gasoviti divovi poput Jupitera imaju ograničen vremenski prozor da skupe atmosferu, pre nego što ih vetrovi i mlazevi gasa odnesu u svemir.

Vodeći autor rada je Naman Badžaj, doktorand Lunarne i planetarne laboratorije Univerziteta u Arizoni. On se nadovezuje na raniji rad iz 2020, kada je profesorka Ilarija Paskuči, njegova mentorka i koautorka i ovog rada, sa timom predvidela postojanje takozvanih magnetnih vetrova, iako tada, pre lansiranja Vebovog teleskopa, nije bilo moguće direktno posmatrati molekularni vodonik. Bajaj i saradnici su 2024. teleskopom Džejms Veb prvi put direktno snimili kako gas beži iz diska oko mlade zvezde T Cha. Nova studija tu metodu širi na desetine sistema odjednom, da bi se dobila slika o tome kako se proces menja tokom vremena.

Tim je pratio dva traga gasa u snimcima koji obuhvataju polje široko oko 750 astronomskih jedinica: molekularni vodonik, koji čini najveći deo mase u tim diskovima, i jonizovani neon, vidljiv samo kada ga pobudi zračenje visoke energije. Prošireno zračenje ta dva gasa izmereno je u 66 od 72 posmatrana diska. Konusni vetrovi molekularnog vodonika, koji izbijaju iznad i ispod ravni diska, viđeni su u 46 sistema, dok su brzi mlazevi neona zabeleženi u 40. Brzine tih vetrova kreću se od 10 do 100 milja u sekundi, odnosno otprilike od 16 do 160 kilometara u sekundi.

Podaci pokazuju da u prvim milionima godina života sistema dominiraju snažni magnetni vetrovi, dovoljno gusti da blokiraju rendgensko zračenje zvezde. Kasnije, kada magnetni vetrovi oslabe, na njihovo mesto stupaju takozvani fotoisparljivi vetrovi, pokretani ultraljubičastim i rendgenskim zračenjem same zvezde. Posle nekoliko miliona godina, prema podacima studije, mlazevi iščezavaju, molekularni vetrovi slabe, a ostaju samo blaži, atomski vetrovi koji polako razgrađuju ono što je od diska preostalo. Za poređenje, u ranom Sunčevom sistemu odnos gasa i prašine bio je 100 prema 1, dok je danas Sunčev sistem, star 4,5 milijardi godina, po rečima Univerziteta u Arizoni u najvećem delu prazan prostor.

“Planet formation is therefore a race against time. Gas giants like Jupiter must assemble their massive atmospheres while the disk is still substantial enough to supply them, before winds and jets carry that raw material away into space”, rekao je Badžaj u saopštenju Univerziteta u Arizoni.

Koautorka rada Uma Gorti, naučnica SETI instituta i NASA-e, dodala je u saopštenju o istraživanju:

“Disk dispersal sets a fundamental clock for planet formation: once the gas is gone, the opportunity to build gas-rich planets is essentially over.”

Među ostalim koautorima rada, pod naslovom “JWST/MIRI Reveals the Evolution from Molecular to Atomic Disk Winds” i oznakom 10.3847/1538-3881/ae9089, su i Silvi Kabri iz francuskog Nacionalnog centra za naučna istraživanja, Suzan Edvards sa Smit koledža i Tresi Bek iz Instituta za nauku svemirskog teleskopa.

Studija ne meri koliko je ukupno mase gasa izgubljeno tokom vremena, niti tačno određuje sa koje udaljenosti od zvezde gas napušta disk, što je, kako navode autori, sledeći korak istraživanja. Zaključci se takođe oslanjaju na poređenje 72 različita sistema u različitim fazama razvoja, a ne na praćenje istog diska tokom više godina, pa je vremenska linija formiranja planeta rekonstruisana, a ne direktno posmatrana kod jednog sistema.