Наблюдения космического телескопа NASA James Webb (Джеймс Уэбб) показали, как меняются механизмы удаления газа из дисков, где формируются планеты. Исследователи изучили 72 молодые звёзды, похожие на Солнце, и окружающие их протопланетные диски. Результаты опубликованы в The Astronomical Journal, сообщает ScienceDaily.
Работу возглавил Наман Баджадж из Университета Аризоны, соавтором выступила учёная Института SETI Ума Горти. Собранные данные охватывают разные этапы раннего развития планетных систем и позволяют проследить, как со временем меняется состав и характер потоков вещества. В самых молодых системах преобладают магнитные струи и ветры, а позднее всё большую роль начинают играть атомарные потоки, вызванные излучением звезды.
Для анализа использовали архивные наблюдения прибора MIRI — инфракрасного инструмента телескопа James Webb. Учёные искали признаки молекулярного водорода, наиболее распространённой молекулы в протопланетных дисках, и ионизированного неона. Благодаря чувствительности и разрешению MIRI исследователи смогли различить широкие ветры с молекулярным водородом, а также струи и потоки, которые выявляет неоновое излучение.
В 66 из 72 дисков обнаружили протяжённое излучение молекулярного водорода и ионизированного неона. Конические ветры из молекулярного водорода наблюдались в 46 системах, а быстрые неоновые струи — в 40. Во всех системах с неоновыми струями также присутствовали признаки ветра, прослеживаемого по молекулярному водороду или кислороду.
На ранней стадии, когда вещество ещё активно падает на центральную звезду, формируются мощные струи и широкие ветры, содержащие молекулярный и атомарный газ. Такие потоки могут возникать под действием магнитных полей, пронизывающих диск: газ движется вдоль силовых линий, унося с собой вещество и угловой момент. По мере ослабления притока к звезде струи становятся слабее, а разрежение диска позволяет высокоэнергетическому излучению нагревать газ и выбрасывать его наружу; этот процесс называют фотоиспарением.
Газ необходим для появления гигантских планет, включая Юпитер и Сатурн, поскольку именно он формирует их массивные атмосферы. «Формирование планет поэтому становится гонкой со временем», — сказал Баджадж. По словам Горти, рассеяние диска задаёт предельный срок для образования планет: после исчезновения газа возможность создать богатые газом планеты практически прекращается. Исследователи также намерены выяснить, сколько вещества ветры удаляют за разные периоды и в каких областях диска оно покидает систему.