Телескоп Вебб розв’язав 20-річну планетарну загадку, яку відкрив Габбл

Як планети еволюціонують у розмаїття світів, які ми бачимо у Всесвіті, залишається одним з найактуальніших питань для вчених, які намагаються зрозуміти, як ми потрапили сюди і куди прямуємо.

Тепер група вчених використала дані космічного телескопа “Вебб”, щоб розгадати загадку, підняту ветераном космічного телескопа понад 20 років тому, яка перевернула уявлення планетологів про те, як найдавніші світи сформувалися з космічного ефіру.

У 2003 році космічний телескоп “Хаббл” виявив найстарішу з відомих планет – масивний світ віком близько 13 мільярдів років. Це відкриття підняло питання про те, як народжуються такі світи, коли їхні зорі були такими ж молодими і містили лише невелику кількість важких елементів – найважливішого компонента у формуванні планет, якими ми їх знаємо.

У новому дослідженні команда використовувала телескоп Вебба – найсучаснішу космічну обсерваторію, здатну спостерігати одні з найбільш ранніх виявлених джерел світла – для вивчення зірок у сусідній галактиці, в яких так само бракує важких елементів. Команда виявила, що ці зірки мають планетоутворюючі диски, і ці диски старіші, ніж диски навколо молодих зірок у нашій галактиці.

“Завдяки “Веббу” ми отримали дуже сильне підтвердження того, що бачили за допомогою “Хаббла”, і ми повинні переосмислити, як ми моделюємо формування планет і ранню еволюцію в молодому Всесвіті”, – сказав Гвідо Де Марчі, дослідник Європейського центру космічних досліджень і технологій і провідний автор дослідження, в прес-релізі NASA.

У новому дослідженні, опублікованому в Astrophysical Journal на початку цього місяця, команда спостерігала за зірками в NGC 346, зореутворюючому скупченні в Малій Магеллановій Хмарі. Маси зірок варіювалися від приблизно 0,9 маси нашого Сонця до 1,8 маси нашої зорі-господаря.

Команда виявила, що навіть найстаріші зорі, на які вони дивилися, все ще накопичують газ, і що зорі, схоже, мають диски навколо себе. Це підтвердило спостереження “Хаббла” з середини 2000-х років, які виявили зорі віком десятки мільйонів років, що зберегли планетоутворюючі диски, які, як вважалося, розсіюються через кілька мільйонів років.

Підсумовуючи, команда написала в статті, що отримані результати “свідчать про те, що в середовищі з низьким вмістом металів навколозоряні диски можуть жити довше, ніж вважалося раніше”.

Дослідники вважають, що диски можуть затримуватися з кількох причин. Одна з них полягає в тому, що відсутність важких елементів насправді йде на користь дискам, дозволяючи їм краще протистояти тиску зоряного випромінювання, яке в іншому випадку швидко здуло б їх. Інша можливість полягає в тому, що зорі, подібні до Сонця, формуються з великих газових хмар, які розсіюються довше просто тому, що вони більші.

“Чим більше матерії навколо зірок, тим довше триває акреція”, – говорить Олена Саббі, головний науковий співробітник обсерваторії “Джеміні” Національного наукового фонду, що входить до складу NOIRLab, в тому ж релізі. “Диски зникають у десять разів довше. Це впливає на те, як ви формуєте планету, і на тип системної архітектури, яку ви можете мати в цих різних середовищах. Це так захоплююче”.

Команда використовувала інструмент ближнього інфрачервоного спектрографа космічного телескопа Вебба (NIRSpec), щоб дослідити зірки, розкидані по Малій Магеллановій Хмарі. Минулого року команда вчених використала NIRSpec, щоб побачити мулисті хмари на сусідній екзопланеті; на початку цього року інструмент був використаний для виявлення першого так званого “зигзага Ейнштейна” в космосі. На відміну від спектрографів на старих космічних обсерваторіях, NIRSpec Вебба може спостерігати за 100 об’єктами одночасно, що прискорює швидкість збору даних і, опосередковано, відкриття.

Вивчення стародавніх і молодих областей зореутворення може допомогти прояснити походження нашої власної Сонячної системи, вік якої становить близько 4,6 мільярда років.