Ventos galácticos de mudança capturados pelo Telescópio Espacial Webb

Observações pioneiras do Telescópio Espacial James Webb revelam a dispersão de ventos gasosos em discos de formação planetária, melhorando a nossa compreensão da dinâmica da formação planetária e da evolução do disco. (Impressão artística.) Fonte: ESO/M. Kornmesser

Os investigadores obtiveram imagens pela primeira vez de um vento proveniente de um antigo disco de formação planetária, dispersando o seu conteúdo de gás.

o Telescópio Espacial James Webb O JWST ajuda os cientistas a descobrir como os planetas se formam, melhorando a compreensão dos seus locais de nascimento e dos discos circunstelares que rodeiam as estrelas jovens. Num artigo publicado em Revista astronômica, uma equipe de cientistas liderada por Naman Bajaj da Universidade do Arizona e incluindo a Dra. Uma Gorti do Instituto SETI, fotografou pela primeira vez, ventos de um antigo disco de formação de planetas (ainda muito jovem em relação ao Sol) se dispersando ativamente seu conteúdo de gás. O disco já havia sido fotografado antes e o vento não havia sido fotografado em discos mais antigos. Saber quando o gás está a espalhar-se é importante, porque limita o tempo que resta para os planetas emergentes consumirem o gás dos seus arredores.

Insights do disco erodido do TCha

No centro desta descoberta está a observação de TCha, uma estrela jovem (em relação ao Sol) rodeada por um disco em erosão caracterizado por uma ampla lacuna de poeira, com um raio de cerca de 30 UA. Pela primeira vez, os astrónomos obtiveram imagens de gás disperso (também conhecido como vento) utilizando as quatro linhas dos gases nobres néon (Ne) e árgon (Ar), uma das quais é a primeira deteção num disco de formação planetária. foto [Ne II] Acontece que o vento vem de uma região extensa do disco. A equipe, todos membros do programa JWST liderado por Ilaria Pascucci (Universidade do Arizona), também está interessada em aprender como esse processo ocorre para que possam entender melhor a história e o impacto em nosso sistema solar.

“Esses ventos podem ser impulsionados por fótons estelares de alta energia (luz das estrelas) ou pelo campo magnético que tece o disco que forma o planeta”, disse Naman.

Uma Gorti, do Instituto SETI, pesquisa a dispersão de discos há décadas, e ela e seu colega previram a poderosa emissão de argônio agora detectada pelo Telescópio Espacial James Webb. Ela está “animada por finalmente poder separar as condições físicas do vento para entender como lançá-los”.

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) é um observatório astronômico avançado projetado para desvendar os segredos do universo, desde a formação de galáxias, estrelas e planetas até a detecção de possíveis sinais de vida em exoplanetas. Lançado em dezembro de 2021, servirá como o principal observatório científico espacial para a próxima década, com base no legado do Telescópio Espacial Hubble com os seus instrumentos mais poderosos e capacidades de observação mais amplas. Crédito: NASA

Evolução dos sistemas planetários

Sistemas planetários como o nosso sistema solar parecem conter mais corpos rochosos do que ricos em gás. Estes incluem os planetas internos ao redor do nosso Sol, o cinturão de asteróides e o Cinturão de Kuiper. Mas os cientistas sabem há muito tempo que os discos formadores de planetas começam com uma massa 100 vezes maior no gás do que nos sólidos, o que leva a uma questão premente: quando e como é que a maior parte do gás sai do disco/sistema?

Durante as fases iniciais da formação do sistema planetário, os planetas agrupam-se num disco rotativo de gás e poeira jovens em torno da estrela jovem. Essas partículas se aglomeram, acumulando-se em pedaços cada vez maiores, chamados planetesimais. Com o tempo, esses planetesimais colidem e se unem, formando eventualmente planetas. O tipo, tamanho e localização dos planetas que se formam dependem da quantidade de matéria disponível e de quanto tempo ela permanece no disco. Portanto, o resultado da formação planetária depende da evolução e propagação do disco.

O mesmo grupo, num outro artigo liderado pelo Dr. Andrew Sellick do Observatório de Leiden, realizou simulações da dispersão causada por fotões estelares para distinguir entre os dois. Eles compararam estas simulações com observações reais e descobriram que a dispersão por fotões estelares de alta energia poderia explicar as observações e, portanto, não poderia ser descartada como uma possibilidade. Andrew descreveu como “a medição simultânea de todas as quatro linhas pelo Telescópio Espacial James Webb revelou-se importante na caracterização dos ventos e ajudou-nos a provar que grandes quantidades de gás estão a ser dispersas”. Para contextualizar o assunto, os pesquisadores calculam que a massa dispersa a cada ano é equivalente à massa da Lua! Um artigo complementar, atualmente em revisão por Revista astronômicadetalharei esses resultados.

Descobertas transformadoras e perspectivas futuras

o [Ne II] A linha foi detectada pela primeira vez em vários discos de formação de planetas em 2007 usando o Telescópio Espacial Spitzer e foi rapidamente identificada como um rastreador de vento pelo líder do projeto, Professor Pascucci, da Universidade do Arizona; Esses esforços de pesquisa em evolução concentraram-se na compreensão da dispersão do gás no disco. Descoberta espacialmente resolvida [Ne II] A primeira detecção [Ar III] Usar o Telescópio Espacial James Webb pode ser o próximo passo para mudar a nossa compreensão deste processo.

“Usamos o NEON pela primeira vez para estudar discos de formação planetária há mais de uma década e testamos nossas simulações computacionais com dados do Spitzer e novas observações que obtivemos usando Isso “O VLT”, disse o professor Richard Alexander, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Leicester. Aprendemos muito, mas essas observações não nos permitiram medir quanta massa os discos perdem. Os novos dados do Telescópio Espacial James Webb são incríveis, e ser capaz de analisar os movimentos do disco em imagens é algo que nunca pensei ser possível. Com mais observações como estas, o Telescópio Espacial James Webb permitir-nos-á compreender sistemas planetários emergentes como nunca antes.

Além disso, o grupo também descobriu que o disco interno de T Cha evolui em escalas de tempo muito curtas, de décadas; Eles descobriram que o espectro JWST de T Cha difere do espectro anterior do Spitzer. De acordo com Qingyan Xie, da Universidade do Arizona, principal autor deste trabalho em curso, esta incompatibilidade pode ser explicada por um pequeno disco interno assimétrico que perdeu parte da sua massa em apenas 17 anos. Combinado com outros estudos, isto também indica que o disco T Cha está no final do seu desenvolvimento. Qingyan acrescenta: “Poderemos ver toda a massa de poeira no disco interno de T Cha se dissipar durante a nossa vida!”

As implicações destas descobertas fornecem novos insights sobre as complexas interações que levam à dispersão de gás e poeira essenciais para a formação do planeta. Ao compreender os mecanismos por trás da dispersão do disco, os cientistas podem prever melhor os cronogramas e os ambientes que levam ao nascimento planetário. O trabalho da equipe demonstra o poder do Telescópio Espacial James Webb e define um novo caminho a seguir na exploração da dinâmica da formação planetária e da evolução dos discos circunstelares.

Referência: “Observações JWST MIRI MRS de T Cha: descoberta de um vento de disco espacialmente resolvido” por Naman S. Bajaj, Ilaria Pascucci, Uma Gorti, Richard Alexander, Andrew Sellek, Jane Morrison, Andras Gaspar, Cathie Clarke, Chengyan Xie, Giulia Palabio Wu Dingshan Ding, 4 de março de 2024, Revista astronômica.
doi: 10.3847/1538-3881/ad22e1

Os dados utilizados neste trabalho foram adquiridos utilizando o instrumento JWST/MIRI através do programa General Controllers Course 1 PID 2260 (PI: I. Pascucci). A equipe de pesquisa inclui Naman Bajaj (aluno de pós-graduação), Professora Ilaria Pascucci, Dra. Uma Gorti, Professor Richard Alexander, Dr. Andrew Sellick, Dra. Jane Morrison, Professor András Gaspar, Professora Cathy Clark, Qingyan Xie (aluna de pós-graduação) e Dra. ., Dingshan Ding (aluno de pós-graduação).