Astronomen die de James Webb-ruimtetelescoop gebruiken, hebben de aanwezigheid waargenomen van water en moleculen die nodig zijn voor de vorming van rotsachtige planeten in een sterk bestraald gebied van de Rivierkreeftnevel. Deze ontdekking, onderdeel van het XUE-programma, breidt de bekende omgevingen uit waarin rotsachtige planeten kunnen ontstaan, daagt eerdere overtuigingen uit en biedt nieuwe inzichten in de diversiteit van exoplaneten.
Astronomen vinden een groep moleculen die tot de bouwstenen van rotsachtige planeten behoren.
De ruimte is een ruige omgeving, maar sommige gebieden zijn zwaarder dan andere. Het stervormingsgebied, bekend als de Rivierkreeftnevel, herbergt enkele van de zwaarste sterren in onze Melkweg. Zware sterren zijn heter en zenden daarom een grotere hoeveelheid ultraviolette straling uit. Dit ultraviolette licht baadt de planeetvormende schijven rond nabijgelegen sterren. Astronomen verwachten dat ultraviolette straling veel chemische moleculen zal afbreken. Echter, James Webb-ruimtetelescoop Ontdek een verscheidenheid aan moleculen in een van deze schijven, waaronder water, koolmonoxide, kooldioxide, waterstofcyanide en acetyleen. Dergelijke moleculen behoren tot de bouwstenen van rotsachtige planeten.
Dit is een artistieke impressie van een jonge ster omringd door een protoplanetaire schijf waarin planeten ontstaan. Krediet: Esso
De Webb-ruimtetelescoop onthult dat rotsachtige planeten zich kunnen vormen in extreme omgevingen
Een internationaal team van astronomen heeft NASA’s James Webb-ruimtetelescoop gebruikt om de eerste waarnemingen te doen van water en andere moleculen in het rotsachtige, sterk bestraalde binnenste van planeten in een van de meest extreme omgevingen in onze Melkweg. Deze resultaten suggereren dat de vormingsomstandigheden voor rotsachtige planeten in een groter aantal mogelijke omgevingen kunnen voorkomen dan eerder werd gedacht.
De eerste resultaten van het XUE-programma
Dit zijn de eerste resultaten van de James Webb Extreme Ultraviolet (XUE) ruimtetelescoop, die zich richt op het karakteriseren van planeetvormende schijven (enorme, roterende wolken van gas, stof en stukjes rots waar planeten ontstaan en evolueren) in massieve sterren. regio’s vormen. Deze regio’s vertegenwoordigen waarschijnlijk de omgeving waarin de meeste planetenstelsels zijn ontstaan. Het begrijpen van de invloed van de omgeving op planeetvorming is belangrijk voor wetenschappers om inzicht te krijgen in de diversiteit van verschillende soorten exoplaneten.
Studie van de rivierkreeftnevel
Het XUE-programma richt zich op in totaal 15 schijven in drie regio’s van de Rivierkreeftnevel (ook bekend als NGC 6357), een grote emissienevel op ongeveer 5500 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Schorpioen. De Rivierkreeftnevel is een van de nieuwste en dichtstbijzijnde massieve stervormingscomplexen en herbergt enkele van de zwaarste sterren in onze Melkweg. Zware sterren zijn heter en zenden daarom meer ultraviolette straling uit. Hierdoor kan het gas worden verspreid, waardoor de verwachte levensduur van de schijf slechts een miljoen jaar bedraagt. Dankzij Webb kunnen astronomen nu het effect van ultraviolette straling op de binnenste aardse planeetvormende gebieden van protoplanetaire schijven rond sterren zoals onze zon bestuderen.
Unieke webmogelijkheden
“Webb is de enige telescoop met de ruimtelijke resolutie en gevoeligheid om planeetvormende schijven te bestuderen in gebieden met massieve stervorming”, zegt teamleider Maria Claudia Ramírez Tanos van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Duitsland.
Astronomen willen de fysische eigenschappen en chemische samenstelling van gebieden van planeetvormende rotsschijven in de Rivierkreeftnevel karakteriseren met behulp van spectrometers met gemiddelde resolutie op Webbs midden-infrarood (MIRI) instrument. Dit eerste resultaat richt zich op een protoplanetaire schijf genaamd XUE 1, die zich in de sterrenhoop Pismis 24 bevindt.
“Alleen het MIRI-golflengtebereik en de spectrale resolutie stellen ons in staat de moleculaire inventaris en fysieke omstandigheden van het warme gas en stof waar rotsachtige planeten ontstaan te onderzoeken”, voegde teamlid Arjan Beck van de Universiteit van Stockholm in Zweden eraan toe.
Gezien de ligging nabij verschillende zware sterren in NGC 6357 verwachten wetenschappers dat XUE 1 gedurende zijn hele leven voortdurend werd blootgesteld aan grote hoeveelheden ultraviolette straling. In deze extreme omgeving ontdekte het team echter nog steeds een groep moleculen die de bouwstenen vormen van aardse planeten.
“We ontdekten dat de binnenste schijf rond XUE 1 opmerkelijk veel lijkt op die in nabijgelegen stervormingsgebieden”, zegt teamlid Reins Waters van de Radboud Universiteit in Nederland. “We hebben water en andere moleculen gedetecteerd, zoals koolmonoxide, kooldioxide, waterstofcyanide en acetyleen. De gevonden emissies waren echter zwakker dan sommige modellen voorspelden. Dit kan een kleine buitenradius van de schijf betekenen.”
Lars Kuijpers van de Radboud Universiteit vult aan: “We waren verrast en opgewonden omdat dit de eerste keer is dat deze moleculen onder zulke extreme omstandigheden zijn gedetecteerd.” Het team vond ook klein, gedeeltelijk gekristalliseerd silicaatstof op het oppervlak van de schijf. Deze worden beschouwd als de bouwstenen voor rotsachtige planeten.
Implicaties voor de vorming van rotsachtige planeten
Deze resultaten zijn goed nieuws voor de vorming van rotsachtige planeten, aangezien het wetenschappelijke team ontdekte dat de omstandigheden in de binnenste schijf vergelijkbaar zijn met die in goed bestudeerde schijven in nabijgelegen stervormingsgebieden, waar alleen sterren met een lage massa worden gevormd. Dit suggereert dat rotsachtige planeten zich in een veel breder scala aan omgevingen kunnen vormen dan eerder werd gedacht.
Het team wijst erop dat de resterende observaties van het XUE-programma cruciaal zijn voor het identificeren van overeenkomsten tussen deze aandoeningen.
“XUE 1 laat ons zien dat de omstandigheden die nodig zijn voor de vorming van rotsachtige planeten aanwezig zijn, dus de volgende stap is om te controleren hoe vaak dit voorkomt”, zegt Ramirez-Taños. “We zullen andere schijven in hetzelfde gebied monitoren om de frequentie te bepalen waarmee deze omstandigheden kunnen worden waargenomen.”
Deze resultaten zijn gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift.
Referentie: “XUE: Moleculaire inventarisatie in het binnengebied van een sterk bestraalde protoplanetaire schijf” door María Claudia Ramírez-Taños, Arjan Beck, Lars Kuijpers, Reins Waters, Christian Goebel, Thomas Henning, Inga Kamp, Thomas Prebisch, Konstantin F. Getman, Germán Chaparro, Pablo Cuartas-Restrepo, Alex D. Cotter, Eric D. Vigilson, Sierra L. Grant, Thomas J. Elena Sabbi, Benoit Taboni, Andrew J. Winter, Anna F. McLeod, Roy van Bokel en Circus E. Van Terwisja, 30 november 2023, de Astrofysische dagboekbrieven.
doi: 10.3847/2041-8213/ad03f8
De James Webb-ruimtetelescoop is ’s werelds toonaangevende observatorium voor ruimtewetenschap. Webb lost de mysteries van ons zonnestelsel op, kijkt verder dan de verre werelden rond andere sterren en onderzoekt de mysterieuze structuren en oorsprong van ons universum en onze plaats daarin. WEB is een internationaal geleid programma NASA Met zijn partners de European Space Agency (ESA)Europese Ruimtevaartorganisatie) en de Canadian Space Agency.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
