Вебб вперше дослідив диск навколо масивної екзопланети

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) вперше надав прямі вимірювання хімічних і фізичних властивостей потенційного диска, що формує супутники, навколо великої екзопланети. Результати дослідження опубліковані у виданні The Astrophysical Journal Letters.

Ключове відкриття: диск CT Cha b

Хоча астрономи довго припускали існування таких дисків (наприклад, для пояснення походження Галілеєвих супутників Юпітера), досі їхні хімічні властивості та склад було майже неможливо вивчити безпосередньо.

Екзопланета CT Cha b – це молода гігантська планета, що обертається навколо зорі віком лише 2 мільйони років. Це критично важливо, оскільки диск все ще активний і перебуває на етапі інтенсивного формування.

Диск навколо самої планети (циркумпланетарний) чітко відділений від більшого диска, що оточує центральну зорю. Вони розташовані на відстані 74 мільярди кілометрів один від одного. Це підтверджує, що матеріал дійсно накопичується для формування супутників, а не просто є частиною загального зоряного диска.

Хімія та технології

• Дослідники виявили сім вуглецевмісних молекул у диску планети, зокрема ацетилен (C2​H2​) та бензол (C6​H6​).
• Хімічний склад диска планети (багатий на вуглець, відсутність води) різко контрастує зі складом навколозоряного диска (наявність води, відсутність вуглецю). Це свідчить про швидку хімічну еволюцію системи протягом лише 2 мільйонів років.
• Спостереження проводилися за допомогою спектрографа середньої роздільної здатності на інструменті MIRI (Mid-Infrared Instrument) телескопа Вебба. Для відділення слабкого сигналу планети від яскравого світла зорі використовувалися висококонтрастні методи.

Головний автор дослідження Габріеле Куньо каже: «Ми бачимо, з якого матеріалу накопичується планета та її місяці. Як виникають ці місяці? Які інгредієнти? Які фізичні процеси відбуваються і в які терміни? Вебб дозволяє нам вперше дослідити ці питання спостережно».

Значення для науки

Це відкриття дає змогу вперше спостерігати драму формування місяців і досліджувати процеси, що призвели до появи, наприклад, Галілеєвих супутників Юпітера, які, як вважається, конденсувалися з подібного диска понад 4 мільярди років тому.

Спостереження допомагають краще зрозуміти еволюцію планетних систем у Галактиці. Фактично, дані Вебба є безцінними для порівняння з народженням нашої Сонячної системи. Цей диск допомагає пояснити, як могли утворитися чотири великі супутники Юпітера (Ганімед, Каллісто, Іо та Європа), які обертаються в одній площині (копланарні орбіти). Вважається, що вони також сформувалися з протопланетного диска.

Хоча зовнішні місяці Юпітера (Ганімед і Каллісто) на 50% складаються з водяного льоду, вони, ймовірно, мають кам’янисті ядра, можливо, зроблені з вуглецю. Диск CT Cha b, багатий на вуглець, може надати підказки щодо будівельних блоків цих ядер.

У найближчий рік команда планує використати Вебб для комплексного огляду схожих об’єктів, щоб зрозуміти різноманітність хімічних і фізичних властивостей дисків навколо молодих планет.