В этой художественной концепции молодая звезда SZ Chamaeleontis (SZ Cha) окружена диском из пыли и газа, способным сформировать планетную систему. Когда-то наша Солнечная система выглядела примерно так, до того, как образовались планеты, луны и астероиды. Сырьевые ингредиенты, в том числе необходимые для жизни на Земле, присутствовали в протопланетном диске Солнца. SZ Cha излучает излучение разных длин волн, которое испаряет диск. Планеты соревнуются со временем, чтобы сформироваться до того, как материальный диск полностью испарится. Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба наблюдал типичные условия на диске – он подвергался преимущественно рентгеновскому облучению. Однако, когда космический телескоп НАСА «Спитцер» наблюдал за диском в 2008 году, он увидел другую картину, в которой преобладал крайний ультрафиолет (EUV), на что указывает присутствие в диске определенного типа неона. Эти различия значительны, потому что у планет будет больше времени для формирования из диска, в котором доминирует EUV. Астрономы исследуют причину разницы между показаниями Уэбба и Спитцера и полагают, что это может быть связано с наличием (или отсутствием) сильного ветра, который в активном состоянии поглощает EUV, оставляя рентгеновские лучи попадать на диск. Авторы и права: Иллюстрация: НАСА, ЕКА, ККА, Ральф Кроуфорд (STScI)
Ученые следят за неоновыми вывесками в поисках ключей к разгадке будущего одной планетарной системы и прошлого другой — нашей собственной солнечной системы. Вслед за своеобразными показаниями предыдущей флагманской инфракрасной обсерватории НАСА, ныне вышедшего на пенсию космического телескопа Спитцер, космический телескоп Джеймса Уэбба агентства обнаружил отчетливые следы элемента неона в пылевом диске, окружающем молодую солнечную звезду SZ Chamaeleontis (SZ Cha ).
Различия в показаниях неона между Спитцером и Уэббом указывают на никогда ранее не наблюдавшееся изменение высокоэнергетического излучения, которое достигает диска, что в конечном итоге приводит к его испарению, ограничивая время формирования планет.
«Как мы сюда попали? Это действительно возвращает нас к этому большому вопросу, а SZ Cha — это молодая звезда того же типа, звезда Т-Таури, какой было наше Солнце 4,5 миллиарда лет назад на заре Солнечной системы», сказала астроном Кэтрин Эспайлат из Бостонского университета в Массачусетсе, которая руководила как наблюдениями Спитцера в 2008 году, так и недавно опубликованными результатами Уэбба.
«Сырье для Земли, а в конечном итоге и для жизни, присутствовало в диске материала, который окружал Солнце после того, как оно сформировалось, и поэтому изучение этих других молодых систем настолько близко, насколько это возможно, к тому, чтобы вернуться в прошлое, чтобы увидеть, как наша собственная история началась».
Ученые используют неон как индикатор того, сколько и какого типа излучение поражает и разрушает диск вокруг звезды. Когда Спитцер наблюдал SZ Cha в 2008 году, он увидел выброс с неоновыми показаниями, в отличие от любого другого молодого диска Т-Таури. Разница заключалась в обнаружении неона III, которого обычно мало в протопланетных дисках, подвергающихся воздействию высокоэнергетических рентгеновских лучей.
Это означало, что высокоэнергетическое излучение в диске SZ Cha исходило от ультрафиолетового (УФ) света, а не от рентгеновских лучей. Помимо того, что это единственный странный результат в выборке из 50-60 молодых звездных дисков, разница в ультрафиолетовом и рентгеновском лучах имеет важное значение для продолжительности жизни диска и его потенциальных планет.
Противоположные данные космических телескопов НАСА «Джеймс Уэбб» и «Спитцер» показывают изменения в диске, окружающем звезду SZ Chamaeleontis (SZ Cha), всего за 15 лет. В 2008 году обнаружение Спитцером значительного количества неона III сделало SZ Cha особняком среди аналогичных молодых протопланетных дисков. Однако когда Уэбб наблюдал за SZ Cha в 2023 году, соотношение неона II и III находилось в пределах типичных уровней. Все это важно, потому что протопланетные диски — это материал будущих планетных систем, и эти потенциальные планеты участвуют в гонке со временем. Астрономы используют неон как индикатор доминирующего излучения, попадающего на диск и вызывающего его испарение. Когда преобладает крайний ультрафиолет, неона III становится больше. Это необычное обстоятельство, которое Спитцер наблюдал в 2008 году. Обычно в диске преобладает рентгеновское излучение, которое испаряет диск быстрее, оставляя планетам меньше времени на формирование. Исследователи полагают, что резкие различия в обнаружении неона являются результатом ветра, который, если он присутствует, поглощает ультрафиолетовый свет и оставляет рентгеновские лучи воздействовать на диск. Они продолжат использовать Уэбба, чтобы найти другие примеры изменчивости состояния диска, работая над лучшим пониманием того, как планетные системы развиваются вокруг звезд, подобных Солнцу. Авторы и права: Иллюстрация: НАСА, ЕКА, ККА, Ральф Кроуфорд (STScI)
«Планеты, по сути, соревнуются со временем, чтобы сформироваться в диске до того, как он испарится», — объяснил Танавут Танатибоди из Бостонского университета, еще один астроном из исследовательской группы. «В компьютерных моделях развивающихся систем экстремальное ультрафиолетовое излучение позволяет формировать планеты на 1 миллион лет дольше, чем если бы испарение было вызвано преимущественно рентгеновскими лучами».
Итак, SZ Cha уже представлял собой настоящую загадку, когда команда Эспайя вернулась, чтобы изучить ее вместе с Уэббом, только для того, чтобы обнаружить новый сюрприз: необычная сигнатура неона III практически исчезла, что указывает на типичное доминирование рентгеновского излучения.
Исследовательская группа считает, что различия в неоновых сигнатурах в системе SZ Cha являются результатом переменного ветра, который, если он присутствует, поглощает ультрафиолетовый свет и оставляет рентгеновские лучи воздействовать на диск. По словам команды, ветры являются обычным явлением в системе с недавно сформировавшейся энергичной звездой, но можно поймать систему в тихий, безветренный период, что и сделал Спитцер.
«Данные Спитцера и Уэбба превосходны, поэтому мы знали, что это должно быть что-то новое, что мы наблюдаем в системе SZ Cha — значительное изменение условий всего за 15 лет», — добавил соавтор Арджан Штурм из Лейденского университета, Лейден. , Нидерланды.
Команда Эспайлата уже планирует провести дополнительные наблюдения за SZ Cha с помощью Уэбба, а также других телескопов, чтобы разгадать ее загадки. «Важно будет изучить SZ Cha и другие молодые системы в различных длинах волн света, таких как рентгеновские лучи и видимый свет, чтобы обнаружить истинную природу этой изменчивости, которую мы обнаружили», — сказал соавтор Кейли Питтман из Бостонский университет. «Вполне возможно, что короткие периоды затишья, в которых преобладает экстремальное УФ-излучение, обычны для многих молодых планетных систем, но мы просто не смогли их уловить».
«Вселенная еще раз показывает нам, что ни один из ее методов не так прост, как нам хотелось бы. Нам нужно переосмысливать, заново наблюдать и собирать больше информации. Мы будем следовать за неоновыми вывесками», — сказал он. Эспайлат.
Это исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.
