W nowych badaniach naukowcy sprawdzili 72 młode, podobne do Słońca gwiazdy oraz ich dyski protoplanetarne. To jedne z największych badań na powstawaniem planet wykonanych przy pomocy Teleskopu Webba. Wyniki pokazują, że różne rodzaje wiatrów mają znaczenie w poszczególnych stadiach wczesnego istnienia układów planetarnych.

„Udało się w dużej liczebnie próbce zobaczyć usuwanie gazu z dysków protoplanetarnych i to, jak ten proces zmienia się z upływem czasu. Rozproszenie dysku jest głównym zegarem dla formowania się planet: gdy gaz zniknie, zasadniczo kończy się możliwość powstawania planet bogatych w gaz”, wskazuje Uma Gorti z Instytutu SETI, która brała udział w badaniach.

Współczesny Układ Słoneczny liczy sobie mniej więcej 4,5 miliarda lat i w praktyce jest pustą przestrzenią. Jednak w ciągu kilku pierwszych milionów lat Słońce było otoczone grubym dyskiem protoplanetarnym, z proporcjami 100 razy więcej gazu niż pyłu. Większość gazu ostatecznie zniknęła.

W badaniach analizowano archiwalne dane z instrumentu MIRI na Teleskopie Webba, z zakresu podczerwieni. Poszczególne zbadane systemy są na różnym etapie formowania się układu planetarnego, ale połączone razem dają jakby klatki filmu pod tytułem „Narodziny planet”.

Wcześniej, w 2020 roku, Ilaria Pascucci z Uniwersytetu Arizony kierowała podobnymi badaniami na temat ewolucji dżetów i wiatrów. Badaczka jest również współautorką nowej pracy. Poprzednio nie udało się bezpośrednio obserwować wodoru molekularnego, ale przewidywano występowanie wiatrów molekularnych - na tyle potężnych, iż blokują promieniowanie rentgenowskie. Nowe badania prześledziły wodór molekularny bezpośrednio i potwierdziły wcześniejsze przewidywania przy pomocy zdjęć z Teleskopu Webba.

Skupiono się na dwóch oznakach ucieczki gazu: wodorze molekularnym (najpowszechniejsza cząsteczka w dyskach protoplanetarnych) oraz zjonizowanym neonie. Udało się rozróżnić szerokie wiatry wodoru molekularnego oraz strumienie z neonem.

W młodszych systemach, w których materia nadal spada na gwiazdę, obserwacje ujawniły silne dżety i szerokie wiatry składające się zarówno z gazu molekularnego, jak i atomowego. To pasuje do wiatrów napędzanych polami magnetycznymi. Taki gaz porusza się wzdłuż linii sił pola magnetycznego i ucieka z dysku, unosząc masę i moment pędu.

Gdy system staje się starszy i coraz mniej materii spada na gwiazdę, dżety są coraz słabsze, a wiatry mają skład prawie wyłącznie atomowy. Na tym etapie wysokoenergetyczne promieniowanie od gwiazdy może przenikać przed coraz rzadszy dysk i rozgrzewać gaz, powodując jego ucieczkę. Ten proces nazywa się fotoparowaniem.

Wyniki badań przedstawiono w artykule, który ukazał się w „The Astronomical Journal”. Pierwszym autorem pracy jest Naman Bajaj z Uniwersytetu Arizony. (PAP)

cza/ zan/