Los investigadores han fotografiado por primera vez un viento procedente de un antiguo disco de formación de planetas, dispersando su contenido de gas.

el Telescopio espacial James Webb JWST ayuda a los científicos a descubrir cómo se forman los planetas al mejorar la comprensión de sus lugares de nacimiento y los discos circunestelares que rodean a las estrellas jóvenes. En un artículo publicado en Revista astronómica, un equipo de científicos dirigido por Naman Bajaj de la Universidad de Arizona y que incluye a la Dra. Uma Gorti del Instituto SETI, fotografiados por primera vez, los vientos de un antiguo disco de formación de planetas (aún muy joven en relación con el Sol) dispersándose activamente su contenido de gas. Se habían obtenido imágenes del disco antes y no se habían obtenido imágenes del viento de discos más antiguos. Saber cuándo se está propagando el gas es importante, porque limita el tiempo que les queda a los planetas emergentes para consumir gas de su entorno.

Perspectivas del disco erosionado de TCha

En el centro de este descubrimiento está la observación de TCha, una estrella joven (relativa al Sol) rodeada por un disco en erosión caracterizado por una amplia brecha de polvo, con un radio de aproximadamente 30 UA. Por primera vez, los astrónomos han obtenido imágenes de gas disperso (también conocido como viento) utilizando las cuatro líneas de los gases nobles neón (Ne) y argón (Ar), una de las cuales es la primera detección en un disco de formación de planetas. foto [Ne II] Resulta que el viento proviene de una región extendida del disco. El equipo, todos miembros del programa JWST dirigido por Ilaria Pascucci (Universidad de Arizona), también está interesado en aprender cómo ocurre este proceso para poder comprender mejor la historia y el impacto en nuestro sistema solar.

«Estos vientos podrían ser impulsados ​​por fotones estelares de alta energía (luz estelar) o por el campo magnético que teje el disco que forma el planeta», dijo Naman.

Uma Gorti, del Instituto SETI, ha estado investigando la dispersión de discos durante décadas, y ella y su colega predijeron la poderosa emisión de argón detectada ahora por el Telescopio Espacial James Webb. Está «emocionada de finalmente poder analizar las condiciones físicas del viento para entender cómo lanzarlas».

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es un observatorio astronómico avanzado diseñado para descubrir los secretos del universo, desde la formación de galaxias, estrellas y planetas hasta la detección de posibles signos de vida en exoplanetas. Lanzado en diciembre de 2021, servirá como el principal observatorio científico espacial durante la próxima década, basándose en el legado del Telescopio Espacial Hubble con sus instrumentos más potentes y capacidades de observación más amplias. Crédito: NASA

Evolución de los sistemas planetarios.

Los sistemas planetarios como nuestro sistema solar parecen contener más cuerpos rocosos que ricos en gas. Estos incluyen los planetas interiores alrededor de nuestro Sol, el cinturón de asteroides y el cinturón de Kuiper. Pero los científicos saben desde hace mucho tiempo que los discos de formación de planetas comienzan con una masa 100 veces mayor en el gas que en los sólidos, lo que plantea una pregunta apremiante: ¿Cuándo y cómo sale la mayor parte del gas del disco/sistema?

Durante las primeras etapas de la formación del sistema planetario, los planetas se ensamblan formando un disco giratorio de gas y polvo joven alrededor de la estrella joven. Estas partículas se agrupan y se acumulan en piezas cada vez más grandes llamadas planetesimales. Con el tiempo, estos planetesimales chocan y se pegan, formando finalmente planetas. El tipo, tamaño y ubicación de los planetas que se forman depende de la cantidad de materia disponible y del tiempo que permanece en el disco. Por tanto, el resultado de la formación de planetas depende de la evolución y propagación del disco.

El mismo grupo, en otro artículo dirigido por el Dr. Andrew Sellick del Observatorio de Leiden, realizó simulaciones de la dispersión causada por fotones estelares para distinguir entre ambas. Compararon estas simulaciones con observaciones reales y descubrieron que la dispersión por fotones estelares de alta energía podría explicar las observaciones y, por lo tanto, no podía descartarse como posibilidad. Andrew describió cómo «la medición simultánea de las cuatro líneas por parte del telescopio espacial James Webb resultó importante para caracterizar los vientos y nos ayudó a demostrar que se están dispersando grandes cantidades de gas». Para poner el asunto en contexto, los investigadores calculan que la masa dispersada cada año equivale a la masa de la Luna. Un documento complementario, actualmente bajo revisión por Revista astronómicadetallaré estos resultados.

Descubrimientos transformadores y perspectivas de futuro

el [Ne II] La línea se detectó por primera vez hacia varios discos de formación de planetas en 2007 utilizando el Telescopio Espacial Spitzer y fue rápidamente identificada como un trazador de viento por el líder del proyecto, el profesor Pascucci de la Universidad de Arizona; Estos esfuerzos de investigación en evolución se han centrado en comprender la dispersión del gas en los discos. Descubrimiento resuelto espacialmente [Ne II] La primera detección [Ar III] El uso del telescopio espacial James Webb puede ser el siguiente paso para cambiar nuestra comprensión de este proceso.

“Utilizamos NEON por primera vez para estudiar los discos de formación planetaria hace más de una década y probamos nuestras simulaciones computacionales con datos de Spitzer y nuevas observaciones que obtuvimos usando Eso «El VLT», dijo el profesor Richard Alexander de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester. Hemos aprendido mucho, pero esas observaciones no nos han permitido medir cuánta masa pierden los discos. Los datos del nuevo telescopio espacial James Webb son sorprendentes y poder analizar los movimientos del disco en imágenes es algo que nunca creí posible. Con más observaciones como estas, el Telescopio Espacial James Webb nos permitirá comprender los sistemas planetarios emergentes como nunca antes.

Además, el grupo también descubrió que el disco interno de T Cha evoluciona en escalas de tiempo muy cortas, de décadas; Descubrieron que el espectro JWST de T Cha difiere del espectro Spitzer anterior. Según Qingyan Xie de la Universidad de Arizona, autor principal de este trabajo en curso, este desajuste puede explicarse por un pequeño disco interno asimétrico que perdió parte de su masa en sólo 17 años. Combinado con otros estudios, esto también indica que el disco T Cha está al final de su desarrollo. Qingyan añade: “¡Es posible que podamos ver disiparse toda la masa de polvo en el disco interno de T Cha durante nuestra vida!”

Las implicaciones de estos hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre las complejas interacciones que conducen a la dispersión de gas y polvo esenciales para la formación de planetas. Al comprender los mecanismos detrás de la dispersión de los discos, los científicos pueden predecir mejor las líneas de tiempo y los entornos que conducen al nacimiento planetario. El trabajo del equipo demuestra el poder del Telescopio Espacial James Webb y define un nuevo camino a seguir en la exploración de la dinámica de la formación planetaria y la evolución de los discos circunestelares.

Referencia: “Observaciones JWST MIRI MRS de T Cha: descubrimiento de un viento de disco resuelto espacialmente” 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 marzo de 2024, Revista astronómica.
doi: 10.3847/1538-3881/ad22e1

Los datos utilizados en este trabajo fueron adquiridos utilizando el instrumento JWST/MIRI a través del programa PID 2260 del Curso 1 de Controladores Generales (PI: I. Pascucci). El equipo de investigación incluye a Naman Bajaj (estudiante de posgrado), la profesora Ilaria Pascucci, la Dra. Uma Gorti, el profesor Richard Alexander, el Dr. Andrew Sellick, la Dra. Jane Morrison, el profesor András Gaspar, la profesora Cathy Clark, Qingyan Xie (estudiante de posgrado) y la Dra. Julia Palabio. ., Dingshan Ding (estudiante de posgrado).