4 Minuten
Žvaigždės mirtis kaip langas į planetų formavimą
Žavingas chaosas Drugelio ūke (NGC 6302) suteikia astronomams tiesioginį vaizdą apie tai, kaip gali formuotis planetų pagrindinės kietos medžiagos. Esantis maždaug 3 400 šviesmečių atstumu pietiniame Skorpiono žvaigždyne, NGC 6302 yra planetinė ūka — besiplečiantis dujų ir dulkių apvalkalas, išmestas mirštančios žvaigždės. Jos centre stovi karšta baltoji nykštukė, apsupta tankaus dulkingo toruso ir bipolarinių ištekėjimų, suteikiančių objektui drugelio formą.
Naudodami James Webb kosminio teleskopo (JWST) infraraudonųjų spindulių jautrumą kartu su Atacamos ilgojo bangos milimetrų/submilimetrų masyvo (ALMA) radijo matavimais, tyrėjai galėjo ištirti dulkių cheminię sudėtį ir fizines sąlygas ūkos viduje. Ilgo bangos ilgio infraraudonieji spinduliai prasiskverbia pro kitaip nepermatomą dulkų sluoksnį, leidžiantys spektroskopiškai nustatyti grūdelių sudėtį ir struktūrą — informaciją, kurios optiniai teleskopai dažnai negali suteikti.
Stebėjimai, metodai ir pagrindiniai atradimai
JWST ir ALMA derinys
Komanda sujungė JWST infraraudonųjų spindulių spektrus ir vaizdus su ALMA radijo žemėlapiais, kad sudarytų daugiabangos vaizdą apie ūkos centrines sritis. JWST atskleidė aiškias infraraudonąsias spektrines savybes, skiriančias amorfinius, suodžių tipo grūdus nuo tvarkingų kristalinių silikatų. ALMA atsekė molekulinių dujų pasiskirstymą ir dulkingo toruso geometriją.
Mineralogija ir grūdelių augimas
Spektroskopija rodo kristalinių silikatų mineralų buvimą — ypač forsteritą, enstatitą ir kvarcą — taip pat grūdų populiaciją, didesnę nei įprasta, maždaug mikronų dydžio. Kristalinės struktūros byloja, kad dalis dulkių kondensavosi ir vėliau reorganizavosi į tvarkingas gardeles, kai dujos atvėso, tuo tarpu chaotiški amorfiški grūdai susiformavo greitose, turbulentingose zonose. Abiejų grūdų tipų bendras buvimas vienoje ūkoje parodo, kad skirtingos formavimosi aplinkos gali veikti tuo pačiu metu mirštančių žvaigždžių aplinkoje.
Pasekmės planetų formavimui ir prebiotinei chemijai
Stebėjimai atskleidžia jonizacijos gradiento egzistavimą toruse: aukštos energijos jonai koncentruojasi arti centrinės baltosios nykštukės, o žemesnės energijos jonai dominuoja toliau. JWST duomenys taip pat identifikuoja greitus, priešinga kryptimi nukreiptus čiurkšlus, praturtintus geležimi ir nikeliu, bei reikšmingą policiklinių aromatinių angliavandenilių (PAH) koncentraciją — žiedines anglies molekules, dažnai apibūdinamas kaip suodžių tipo angliavandeniliai.
PAH yra svarbūs, nes jie gausūs tarpžvaigždinėje terpėje ir manoma, jog dalyvauja chemijos procesuose, vedančiuose prie sudėtingesnių organinių molekulių. PAH aptikimas deguonimi turtingoje ūkoje, tokioje kaip NGC 6302, rodo, kad smūginės sąveikos — stiprūs žvaigždžių vėjai susiduriantys su aplinkine medžiaga — gali gaminti angliavandenilines jungtis net ir aplinkose, dominuojamose deguonies chemijos. Tai pateikia praktinių užuominų apie tai, kaip molekulinės sudedamosios dalys gyvybės pagrindui gali būti sintezuojamos ir paskirstomos į būsimas žvaigždžių bei planetų formavimo sritis.
Šie rezultatai sustiprina požiūrį, kad žvaigždžių išmetamos medžiagos tiekia tiek mineralinius grūdus, tiek organinius pirmtakus tarpžvaigždinėms debesims, kurie vėliau susitraukia į naujas planetines sistemas. Mes negalime atsukti Saulės sistemos laiko atgal, tačiau tokie stebėjimai leidžia mokslininkams rekonstruoti fizinius ir cheminius žingsnius, kuriais žvaigždinės dujos virsta kietomis planetų statybinėmis medžiagomis.
Ekspertų įžvalga
Dr. Elena Ruiz, planetų mokslininkė (fiktyvinė), komentuoja: "Mikroninio dydžio kristaliniai silikatai šalia amorfiškų suodžių toje pačioje ūkoje yra esminis įrodymas. Tai rodo, kad grūdų apdorojimas — atkaitinimas, augimas ir smūginė chemija — gali vykti lokalizuotose zonose. Toks heterogeniškumas tikriausiai sėja protoplanetarines diskus mišiniu kietųjų dalelių, kurios vėliau sudaro pagrindą uolinių planetų formavimuisi ir organinei chemijai."
Išvada
JWST ir ALMA stebėjimai Drugelio ūkoje (NGC 6302) atskleidžia sudėtingą, keliakomponentę dulkių populiaciją: gerai sutvarkytus kristalinius silikatus, didesnius grūdus, turėjusius laiko augti, amorfiškus suodžių tipo dalelių kiekius, metalais praturtintus čiurkšlus ir gausius PAH. Šie atradimai kartu paaiškina, kaip mirštančios žvaigždės gamina ir paskleidžia minerališkus bei organinius statybinius elementus, kurie prisideda prie būsimų planetų formavimosi — ir galų gale prie medžiagų, lemtų Žemės atsiradimą.
Quelle: sciencealert
Kommentare