Уэбб исследует соседнюю пыльную планетную систему

Исследователи будут использовать будущий космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба для изучения Beta Pictoris, интригующей молодой планетной системы, в которой есть как минимум две планеты, множество более мелких скалистых тел и пыльный диск. Их цели включают в себя лучшее понимание структуры и свойств пыли, чтобы лучше интерпретировать то, что происходит в системе. Поскольку она находится всего в 63 световых годах от нас и заполнена пылью, она кажется ярким в инфракрасном свете, а это означает, что Уэббу нужно собрать много информации.

Система звезды Beta Pictoris
Диск из обломков, который включает кометы, астероиды, камни разных размеров и большое количество пыли, вращается вокруг звезды Beta Pictoris, которая заблокирована в центре этого изображения 2012 года коронографом, установленным на борту космического телескопа Хаббла. Это вид системы в видимом свете. Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА будет рассматривать Beta Pictoris в инфракрасном свете, используя как коронографы, так и собирая данные, известные как спектры, чтобы исследователи могли узнать значительно больше о газе и пыли в диске мусора, который включает в себя множество меньших тел, таких как экзокометы.
Источники: НАСА, ЕКА, Д. Апай и Г. Шнайдер (Университет Аризоны).

Beta Pictoris является целью нескольких запланированных программ наблюдений Уэбба, в том числе одной, возглавляемой Крисом Старком из Центра космических полетов Годдарда НАСА, и двух, возглавляемых Кристин Чен из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. Программа Старка будет напрямую отображать систему после блокировки света звезды, чтобы собрать множество новых деталей о ее пыли. Программы Чена будут собирать спектры , которые распространяют свет, как радуга, чтобы выявить присутствующие элементы. Все три программы наблюдений добавят важные детали к тому, что известно об этой близлежащей системе.

Обзор того, что уже известно

Beta Pictoris регулярно изучается в радио, инфракрасном и видимом свете с 1980-х годов. Сама звезда вдвое массивнее нашего Солнца и немного горячее, но при этом значительно моложе. (Солнцу 4,6 миллиарда лет, а возраст Beta Pictoris примерно 20 миллионов лет.) На этой стадии звезда стабильна и содержит по крайней мере две планеты, которые намного массивнее Юпитера. Но эта планетная система примечательна тем, что именно здесь были обнаружены первые экзокометы (кометы в других системах). По этой системе проносится довольно много тел!

Как и в нашей Солнечной системе, у Beta Pictoris есть диск из обломков, который включает кометы, астероиды, камни разных размеров и множество пыли всех форм, вращающихся вокруг звезды. (Диск мусора намного моложе и может быть более массивным, чем пояс Койпера в нашей солнечной системе , который начинается около орбиты Нептуна и является местом происхождения многих короткопериодических комет.)

Это внешнее кольцо пыли и мусора также является местом, где происходит много активности. Галька и валуны могут сталкиваться и разбиваться на гораздо более мелкие части, из-за чего образуется много пыли.

Изучение планетной системы

Команда Старка будет использовать коронографы Уэбба, которые блокируют свет звезды, чтобы наблюдать слабые части диска обломков, которые окружают всю систему.

«Мы знаем, что вокруг Beta Pictoris есть две массивные планеты, а дальше – пояс из маленьких тел, которые сталкиваются и фрагментируются, – объяснил Старк. – Но что между ними? Насколько похожа эта система на нашу солнечную систему? Может ли пыль и водяной лед из внешнего пояса в конечном итоге попасть во внутреннюю часть системы? Это детали, которые мы можем помочь раскрыть вместе с Уэббом».

Снимки Уэбба позволят исследователям изучить, как мелкие пылинки взаимодействуют с планетами, присутствующими в этой системе. Кроме того, Уэбб детализирует всю мелкую пыль, стекающую с этих объектов, что позволит исследователям сделать вывод о наличии более крупных скалистых тел и их распределении в системе. Они также внимательно оценят, как пыль рассеивает свет, повторно поглощает и повторно излучает свет, когда он теплый, что позволяет им определить, из чего состоит пыль. Каталогизируя особенности Beta Pictoris, исследователи также оценят, насколько эта система похожа на нашу Солнечную систему, что поможет нам понять, является ли состав нашей Солнечной системы уникальным.

Изабель Реболлидо, член команды и научный сотрудник STScI, уже создает сложные модели Beta Pictoris . Первая модель объединяет существующие данные о системе, включая радио, ближний инфракрасный, дальний инфракрасный и видимый свет от космических и наземных обсерваторий. Со временем она добавит изображения Уэбба, чтобы провести более полный анализ.

Вторая модель будет включать только данные Уэбба – и будет первой, которую они исследуют.

«Является ли свет, который увидит Уэбб, симметричным? – спросил Реболлидо. – Или здесь и там есть «неровности» света из-за скопления пыли? Уэбб гораздо более чувствителен, чем любой другой космический телескоп, и дает нам возможность искать эти доказательства, а также водяной пар там, где, как мы знаем, есть газ ».

Пыль как кольцо декодера

Думайте о диске мусора Beta Pictoris как об очень загруженной эллиптической магистрали, за исключением той, где не так много правил дорожного движения. Столкновения комет с более крупными камнями могут привести к образованию мелких частиц пыли, которые впоследствии разлетаются по всей системе.

«После планет, большая часть массы в системе Beta Pictoris, как полагают, приходится на меньшие планетезимали, которые мы не можем наблюдать напрямую, – объяснил Чен. – К счастью, мы можем наблюдать пыль, оставшуюся после столкновения планетезималей».

Именно на этой пыли команда Чена сосредоточит свои исследования. Как выглядят мельчайшие пылинки? Они компактные или пушистые? Из чего они сделаны?

«Мы проанализируем спектры Уэбба, чтобы нанести на карту расположение пыли и газа – и выяснить их подробный состав, – пояснил Чен. – Зерна пыли – это« отпечатки пальцев »планетезималей, которые мы не можем видеть напрямую, и могут рассказать нам о том, из чего состоят эти планетезимали и как они образовались».

Например, богаты ли льдом планетезимали, как кометы в нашей солнечной системе? Есть ли признаки столкновения скалистых планетезималей на большой скорости? Четкий анализ того, являются ли зерна в одной области более твердыми или пушистыми, чем в другой, поможет исследователям понять, что происходит с пылью, и наметить тонкие различия в пыли в каждой области.

«Я с нетерпением жду возможности проанализировать данные Уэбба, поскольку они предоставят изысканные детали, – добавил Цицерон X. Лу, член команды и доктор философии. – Уэбб позволит нам идентифицировать больше элементов и точно определить их структуру».

В частности, этих исследователей очень интересует облако окиси углерода на краю диска. Он асимметричный и имеет неровную пятнистую сторону. Одна из теорий состоит в том, что при столкновении пыль и газ высвобождались из более крупных ледяных тел, образуя это облако. Спектры Уэбба помогут им построить сценарии, объясняющие его происхождение.

Досягаемость инфракрасного

Эти исследовательские программы возможны только потому, что Webb был разработан для обеспечения четких деталей с высоким разрешением в инфракрасном свете. Обсерватория специализируется на сборе инфракрасного света, который проходит через газ и пыль, как с изображениями, так и со спектрами. У Уэбба есть еще одно преимущество – его положение в пространстве . Уэббу не будет препятствовать атмосфера Земли, которая отфильтровывает некоторые типы света, в том числе несколько инфракрасных диапазонов длин волн. Эта обсерватория впервые позволит исследователям собрать более полный спектр инфракрасного света и данные о Beta Pictoris.

Эти исследования будут проводиться в рамках программ гарантированного времени Уэбба (GTO) и общих наблюдателей (GO) . Программы GTO возглавляются учеными, которые помогли разработать ключевые аппаратные и программные компоненты или технические и междисциплинарные знания для обсерватории. Программы GO отбираются на конкурсной основе с использованием системы двойного анонимного обзора, той же системы, которая используется для распределения времени на космическом телескопе Хаббл.

Уэбб раскроет секреты ранней Вселенной по далеким квазарам

Читайте обзоры:

-->