Astronomové, nahlédnutí přes kosmickou klíčovou dírku ve vzdálené dětské hvězdě, možná otevřeli nové okno na hluboké minulosti naší vlastní sluneční soustavy.
Pomocí kombinovaného pozorování z James Webb Space Telescope (JWST) a velkého milimetru/submillimetru Atacama (Alma) v Chile mezinárodní výzkumný tým zahlédl nejranější okamžiky poprsí Planetární tvorba Kolem protostarského chmele-315, který leží v obří oblasti vytvářející hvězdy, která se nachází asi 1 400 světelných let v souhvězdí Orionu. Jejich zjištění se objevují v studie Publikováno ve středu v Příroda.
Hops-315, který váží 0,6 sluneční hmoty, by se měl jednoho dne stát hvězdou podobně jako naše vlastní slunce; Díky tomu je slibný stand-in pro studium prvních fází Historie naší sluneční soustavy. Prozatím je to však zahaleno obrovskou a zakrývající obálkou přítoku materiálu – baby jídla pro hladové hvězdné novorozence.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Ale JWST’s Infrared a Almova rozhlasová pozorování tento závoj propíchla a nahlédla do mezery v obálce, aby prozkoumala další struktury kolem chmele-315 v nebývalém detailu-zejména vířivý halo horkého plynu a prachu a protoplanetární disk. Takové disky jsou Wombs pro embryonální světy;; V nich se shluky skály nazývaly Planetesimals Coalesce a nakonec se navázaly na plnohodnotné planety.
Přesto však žádné planetimály nemohou tvořit bez menších zrn krystalických minerálů, které se nejprve kondenzuje na disku, ke kterému dochází, když se plyn na disku ochlazuje. Po generace byli astronomové o tomto procesu doslova ve tmě, protože obávané mraky, které vyživují protostar, obvykle zakrývají jeho intimní detaily. Planetární vědci, kteří studují naši vlastní sluneční soustavu, se nechali mnohem lépe, protože mezi nimi a narození naší vlastní hvězdy a jeho družinou světu leží více než čtyři a půl miliardy let.
Jaký malý důkaz, který máme z této vzdálené éry, většinou přichází ve formě inkluzí bohatých na vápník a hliníku (CAIS) konzervované ve starověkých meteorittech. Přesné radiometrické datování ukázalo, že se jedná o nejstarší pevné předměty, které vznikají kolem Slunce, což naznačuje, že CAI mohou být prvotní semena, z nichž budou budoucí planety růst. Vědci nastavili hodiny pro všechno kolem Slunce pomocí CAIS, což označuje svůj vznik jako „čas nulu“ v historii naší sluneční soustavy.
Pravděpodobně CAI byly vytvořeny minerálními zrnami sprchováním z pomalu chladicího disku horkého plynu, který musel kdysi obklopit naše kojenecké slunce. Ale přesně jak, kde a kdy vznikli, nikdo to opravdu neví. Krátce na to, aby se stroj času vrátil a vypadal, jediným způsobem, jak vyřešit toto tajemství, je studovat to, co vidíme o tomto procesu kolem jiných kojeneckých hvězd-což, až do těchto pozorování chmele-315, nebylo moc.
„Většina z toho, co jsme viděli, je chladnější, starší protoplanetární disky,“ říká hlavní autorka nové studie Melissa McClure, astronom na Leiden University v Nizozemsku. „Období (pro tvorbu minerálních zrn a CAIS) je opravdu krátké, jako 100 000 let. Bliká, a ti bude chybět. A tyto mladé protostary jsou stále obklopeny hustými molekulárními mraky, které je těžké vidět skrz.“
Hops-315 je však nejen velmi mladý, ale také nakloněn v určitém úhlu s ohledem na naši sluneční soustavu-polohu, která umožňuje astronomům vidět hlubší a blíže k protostaru. „Tento systém je jednorožec,“ říká Fred Ciesla, planetární vědec z University of Chicago, který se podíval na recenzi Příroda papír a napsaný doprovodný komentář. „Má horký vnitřní disk, který stále prochází touto ranou fází, a je to orientované, takže to skutečně můžeme vidět. Díky tomu je velmi zvláštní a očekávám, že se z toho musíme ještě hodně poučit.“
Dalším kritickým přispěvatelem byl JWST; Dřívější pozorování jiných zařízení, jako je NASA Spitzer Space Telescope, označila systém jako slibný cíl, ale postrádal schopnost důkladného sledování. „Byla to masivní zlepšení Webb v citlivosti a spektrálním rozlišení, které to umožnilo,“ říká McClure.
S hvězdami doslova a obrazně zarovnanými, McClure a několik kolegů pozorovali chmel-315 s JWST v březnu a září 2023. Pečlivá analýza dat odhalila molekulární otisky prstů plynného křemíku a také jako směs krystalických sinikátů, které se vyprávěly o horkém oxidu v chichotě v chladném oxidu, a to ve všeho protazovaného maskovacího masku v protazovacím chichotu v oxidu, v horkém benzínu, v tom, že je to horké benzíny, a to v horkých benzích, v horkém benzínu v chladičem, který je v horkých benzích, v tom, že je to v horkých benzích, a to v oxidu pevných minerálních ofinech. Hops-315 také rozkládá odtok materiálu, jak se živí, které však vědci obávají, že by mohl být zdrojem těchto signálů. Následná pozorování s Almou v listopadu 2023 pomohla potvrdit, že minerální zrna nebyla přítomna v proudu, ale spíše v oblasti protostarova disku, který překlenuje dvojnásobek vzdálenosti mezi zemí a sluncem – a to se nachází na ekvivalentní oběžné dráze kolem naší hvězdy hlavního asteroidního asteroidního pásu. Chvění disku nebo intenzivní hvězdné větry z rostoucího protostaru může pomoci zrna akumulovat se tam.
Ačkoli pozorování JWST a Alma přímo nezjistily CAIS, poměry detekovaných minerálů a jejich umístění kolem chmele-315 jsou v souladu s předpovědi podmínek mnoha modelů pro vznik CAI v „nule“ v velmi rané sluneční soustavě.
„Tato nová práce silně naznačuje, že pro (Hops-315) se podmínky vhodné pro tvorbu CAI vyskytují v rámci asi (jedna země-sun vzdálenosti) v rané době-zlomek milionu let“ po formaci protostaru, říká Phil Armitage, teoretik planety na Stony Brook University a institut Flatiron Institute v New Yorku, který se nezúčastnil nové práce. To není nutně překvapivé, dodává, ačkoli „určitě si dokážete představit jiné možnosti“, ve kterých by se CAIS vytvořil výrazně dříve nebo později ve vývoji protostara. V důsledku toho „bude zajímavé zjistit, zda mohou být podobné podpisy detekovány v systémech různých věků.“
Ilaria Pascucci, astronom na Arizonské univerzitě, která také nebyla součástí nové studie, zdůrazňuje, že výsledek je tak zásadně hluboký, že vyžaduje velmi pečlivé vyšetřování a sledování. „Bylo by nesmírně důležité detekovat CAI na protoplanetárních discích, protože by nám to umožnilo spojit vývoj těchto disků s vývojem sluneční soustavy,“ říká. „Ale v tomto článku autoři jasně uvádějí, že netušili CAIS; (místo toho) detekovali krystalická zrna, která by se mohla vytvořit v prostředí, kde by se CAIS mohl také tvořit. Je to velmi zajímavé spojení.“
Pozorování protostarů, jako je Hops-315, může být velmi obtížné interpretovat. „Je tu hvězda, disk, vítr, proud, obálka – to jsou velmi složité objekty,“ říká. „Autoři odvedli opravdu pěknou práci, když škádlili všechny informace, které mohou ze svých pozorování (Hops-315), ale to je náročný objekt, takže určitě musíme najít a podívat se na více.“ Zejména jeden protostar, poznamenává Pascucci, je Hops-68. Ostatní astronomové pozoroval to s Spitzerem v roce 2011 a našli podobné funkce v datech s nižším rozlišením, které byly poté k dispozici. V té době interpretovali tyto rysy spíše jako součást zakrývající obálky protostaru než jeho vnitřní protoplanetární disk, říká, ale tento nový výsledek naznačuje, že může být čas znovu prohlédnout tento objekt s JWST pro další, hlubší vzhled.
Pokud jde o Hops-315, McClure spekuluje, že systém může stále překvapit. Data JWST jejího týmu, jak říká, ukazují, že odtok, který komplikoval jejich analýzu, je nápadně vyčerpán v křemíku – což se stane nejdůležitějším prvkem pro výrobu silikátů, které slouží jako planetární stavební bloky. Možná, že místo krmení tryska byl křemík zamčen jinde – jako je v nádržích prachu nebo dokonce větší skalnaté objekty, které jsou hlouběji na disku.
„Naše odhady naznačují, že něco jako 98 procent křemíku, které bychom očekávali ve srovnání s uhlíkem, který vidíme (v paprsku), chybí,“ říká. „To může být náznak, že se tam planety již vytvářejí podobným způsobem, jaký musí mít v naší sluneční soustavě.“
