Планеты формируются на скорость: JWST показал, как исчезает газ в дисках

Планеты рождаются из дисков газа и пыли вокруг молодых звёзд, но газ, необходимый для роста, не вечен. Новые наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показали, как этот газ покидает диски и как процесс меняется по мере развития планетных систем. Об этом сообщает портал Phys.org.

Исследование под руководством Намана Баджая из Университета Аризоны и при участии учёного Института SETI Умы Горти охватило 72 молодые звезды, похожие на Солнце, и их протопланетные диски. Это одно из крупнейших исследований формирования планет с помощью JWST. Результаты опубликованы в The Astronomical Journal.

Учёные выяснили, что на разных этапах эволюции планетной системы доминируют разные типы ветров. В молодых системах, где материал ещё падает на звезду, наблюдаются сильные джеты и широкие ветры из молекулярного и атомарного газа, которые соответствуют ветрам, управляемым магнитными полями диска. По мере старения системы джеты ослабевают, а ветры становятся в основном атомарными — процесс, называемый фотоиспарением.

«Формирование планет — это гонка со временем. Газовые гиганты, такие как Юпитер, должны собрать свои массивные атмосферы, пока диск ещё достаточно плотный, прежде чем ветры и джеты унесут материал в космос», — отметил Баджай.

В 66 из 72 дисков обнаружены протяжённые эмиссии молекулярного водорода и ионизированного неона. Конические ветры из молекулярного водорода наблюдались в 46 системах, а быстрые джеты из неона — в 40. Каждая система с неоновым джетом также имела признаки ветра, отслеживаемого по молекулярному водороду или кислороду.

Эти результаты подтверждают предсказания, сделанные в 2020 году командой под руководством Иларии Паскучи из Лунно-планетарной лаборатории. Тогда, до JWST, учёные не могли наблюдать молекулярный водород напрямую, но предсказали существование молекулярных ветров. Теперь наблюдения подтвердили эти гипотезы.

Исследование показывает, что ни один процесс не контролирует исчезновение диска. Планетные системы переходят от ранней стадии с сильными магнитными джетами к более поздней, где атомные ветры играют большую роль. Следующая цель — определить, сколько газа удаляют ветры и откуда он уходит, чтобы понять, как быстро закрывается окно для формирования планет и где могут образоваться разные типы планет.