جیمز وب فضایی می یابد که “ستاره شکست خورده” یک دیسک غیرمعمول غنی برای تشکیل سیاره دارد.
اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی ناسا جیمز وب (JWST) متوجه شده اند که غنی ترین دیسک شیمیایی که تاکنون در اطراف یک کوتوله قهوه ای مشاهده کرده است ، یک شیء خنک و ضعیف ، که گاهی اوقات “ستاره ناموفق” نامیده می شود.
این یافته از Cha Hα 1 ، کوتوله قهوه ای جوان که توسط یک گاز چرخان و دیسک گرد و غبار احاطه شده است ، که سیارات می توانند یک روز تشکیل شوند ، حاصل می شود.
اگرچه آنها هرگز سنتز هیدروژن را به عنوان ستاره های واقعی حفظ نمی کنند ، کوتوله های قهوه ای و دیسک های آنها سرنخ های حیاتی در مورد نحوه شکل گیری سیستم های سیاره ای ارائه می دهند. کشف یک شبکه از این آهک شیمیایی بی سابقه نشان می دهد که حتی این نقص های ستاره ای می توانند میزبان مواد اولیه برای تولد کره زمین باشند.
این امر به این دلیل است که ستاره هایی با کوتوله های کم جرم و قهوه ای به اندازه ستاره هایی مانند خورشید ما تابش یا گرما تولید نمی کنند. بنابراین ، دیسک های اطراف گاز و گرد و غبار آنها خنک تر ، کوچکتر است و فشار و تلاطم بیشتری دارد. این شرایط نحوه نگهداری دانه های گرد و غبار و مولکول ها را تغییر می دهد: یخ ، ذرات غنی از آب می توانند به سمت داخل حرکت کنند و توسط ستاره بلعیده شوند ، در حالی که مواد غنی از کربن سبک تر به احتمال زیاد در عقب باقی مانده است.
محیط زیست محیطی تر نیز مخلوط کردن در دیسک را کند می کند ، به این معنی که اختلافات شیمیایی بین مناطق می تواند بیشتر از آن باشد که ستاره های گرم و انرژی بیشتری داشته باشند.
“در دیسک ها [around low-mass stars and brown dwarfs]غلات پودر غنی از آب به سرعت حرکت می کنند و توسط ستاره معتبر هستند و پودر کربن را پشت سر می گذارند ، کامبنت شوارتز ، دکترا در موسسه نجوم مکس پلانک در هایدلبرگ ، آلمان.
شوارتز ، نویسنده نتایج جدید نتایج جدید ، که در وب سایت وب سایت ARXIV موجود است ، گفت: “سیارات که در این دیسک ها شکل گرفته اند ، احتمالاً ترکیب شیمیایی بسیار متفاوتی از سیارات دارند که در اطراف ستاره های مانند خورشید شکل می گیرند.”
توماس هنینگ ، استاد MPIA ، افزود: “این نتایج نگاهی نادر و دقیق در مورد چگونگی عملکرد شیمی سیاره در محیط شدید پیرامون کوتوله های قهوه ای ارائه می دهد ، و به طور بالقوه سرنخ هایی را برای انواع دنیاهای فراتر از منظومه شمسی ما ارائه می دهد.”
محققان در اوت 2022 با ابزار متوسط JWST (MIRI) CHA Hα را تماشا کردند و نتایج با داده های جمع آوری شده تقریباً دو دهه زودتر از تلسکوپ فضایی بازنشسته ناسا نزدیک جمع شدند.
این توافق نامه مهم است زیرا تأیید می کند که شیمی غنی مشاهده شده با وب فقط یک عملکرد زودگذر یا مصنوعات مشاهده نیست بلکه یک ویژگی ثابت تر دیسک کوتوله قهوه ای است. اسپیتزر در سال 2005 به این پیچیدگی اشاره کرد ، اما بینایی روشن تر وب اکنون موجودی کامل مولکول ها را با وضوح بسیار بیشتری نشان می دهد.
Cha Hα 1 توسط دیسک سرشار از هیدروکربن ها مانند متان ، استیلن ، اتان و بنزن به همراه آب ، هیدروژن ، دی اکسید کربن (CO2) و پودر سیلیکات بزرگ احاطه شده است.
شوارتز گفت: “جالب است که ما هم هیدروکربن ها و هم مولکول هایی را که دارای اکسیژن در داده های JWST هستند ، می بینیم.” “کربن عاشق اتصال اکسیژن است ، [and the fact that] ما در آن هیدروکربن ها اکسیژن نمی بینیم که به ما می گویند که آنها در یک منطقه دیسک بسیار اکسیژن به غیر از منطقه ای که آب و CO2 از آن ناشی می شود ، شکل گرفته اند. “
معمولاً دیسک های قدیمی تر به یک روش یا روش دیگر چاشنی می شوند: محیط های غنی از اکسیژن به وفور آب و سیلیکات تولید می کنند ، در حالی که محیط غنی از کربن از مولکول های مبتنی بر کربن و هیدروژن به نام هیدروکربن استفاده می کند. دیدن هر دو در یک زمان نشان می دهد که شیمی دیسک Cha Hα 1 پیچیده است ، شاید با اختلاف دما در سراسر دیسک ، آشفتگی که مواد را مخلوط می کند یا به سادگی سن آن را تشکیل می دهد.
“ما فکر می کنیم ، [as a result]شوارتز گفت: این دیسک بیش از دیسک اطراف سایر کوتوله های قهوه ای است. “
داده های MIRI همچنین انتشار پودر سیلیکات بزرگ را در لایه های فوقانی دیسک داخلی نشان می دهد ، نشان می دهد که دانه های پودر در حال حاضر حتی در این مرحله بسیار جوان شروع به رشد می کنند.
هنینگ گفت: “گرد و غبار یک سطح جامد در فضا ایجاد می کند ، که برای تشکیل مولکول های پیچیده ضروری است.” “دانه های پودر بزرگ در محیط بین ستاره ای وجود ندارند ، اما برای شکل گیری سیارات مهم هستند. وجود دانه های گرد و غبار در اندازه های مختلف … به هسته های سیاره ای غول پیکر اجازه می دهد تا خیلی سریعتر رشد کنند تا اگر تمام گرد و غبار به همان اندازه باشد.”
این واقعیت که مولکولهای ساده تر مانند دی اکسید کربن و هیدروکسید (-OH) تا حد زیادی وجود ندارند ، در حالی که مولکولهای بزرگتر و پیچیده تر وجود دارد ، نشان می دهد که دیسک در مرحله پیشرفته تکامل شیمیایی است.
“[Comparing] دیسک های موجود در نقاط مختلف تکامل آنها به ما امکان می دهد تا نظریه های خود را در مورد آنچه که این تحول را حرکت می دهد آزمایش کنیم و در نهایت درک بهتری از مطالب موجود برای تشکیل سیارات در زمان های مختلف به ما می دهد. “
این تیم می گوید که برخی از خصوصیات طیفی در دیسک Cha Hα 1 وجود دارد که با هیچ مولکولی مورد مطالعه در آزمایشگاه های مستقر در زمین مطابقت ندارد ، که این امر حاکی از وجود مولکولهای بی توجه یا ضعیف است که نیاز به وضوح دارند.
هنینگ گفت: “ما همچنین توانسته ایم فقط خواص گاز و خواص گرد و غبار را توصیف کنیم.” این تیم آنچه را که در دیسک است مشخص کرد ، اما هنوز هم چگونه گرد و غبار و گاز با هم کار می کنند تا تکامل خود را شکل دهند. برای انجام این کار ، “ما باید بیشتر به چگونگی تعامل گرد و غبار و گاز با یکدیگر نگاه کنیم.”
ترکیبی غیرمعمول غنی از مولکول های دیسک فرصتی نادر برای کشف چگونگی شکل گیری شیمی شکل گیری سیاره ارائه می دهد. درک این مخازن مولکولی می تواند نشان دهد که چه نوع سیارات می توانند در نهایت در کوتوله های قهوه ای ظاهر شوند.
