Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων μελέτησε τον δίσκο αερίου και σκόνης γύρω από ένα νεαρό αστέρι πολύ χαμηλής μάζας χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) της NASA . Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν τον μεγαλύτερο αριθμό μορίων που περιέχουν άνθρακα που έχει παρατηρηθεί σε έναν τέτοιο δίσκο μέχρι σήμερα. Αυτά τα ευρήματα έχουν επιπτώσεις για την πιθανή σύνθεση οποιωνδήποτε πλανητών που θα μπορούσαν να σχηματιστούν γύρω από αυτό το αστέρι.

Συνέπειες για το σχηματισμό του πλανήτη
Οι βραχώδεις πλανήτες είναι πιο πιθανό από τους αέριους γίγαντες να σχηματιστούν γύρω από αστέρια χαμηλής μάζας, καθιστώντας τους τους πιο συνηθισμένους πλανήτες γύρω από τα πιο κοινά αστέρια του γαλαξία μας. Λίγα είναι γνωστά για τη χημεία τέτοιων κόσμων, οι οποίοι μπορεί να είναι παρόμοιοι ή πολύ διαφορετικοί από τη Γη. Μελετώντας τους δίσκους από τους οποίους σχηματίζονται τέτοιοι πλανήτες, οι αστρονόμοι ελπίζουν να κατανοήσουν καλύτερα τη διαδικασία σχηματισμού πλανητών και τις συνθέσεις των πλανητών που προκύπτουν.

Οι δίσκοι που σχηματίζουν πλανήτες γύρω από αστέρια πολύ χαμηλής μάζας είναι δύσκολο να μελετηθούν επειδή είναι μικρότεροι και πιο αμυδροί από τους δίσκους γύρω από αστέρια μεγάλης μάζας. Ένα πρόγραμμα που ονομάζεται MIRI (Mid-Infrared Instrument) Mid-Infrared Disk Survey (MINDS) στοχεύει να χρησιμοποιήσει τις μοναδικές δυνατότητες του Webb για να δημιουργήσει μια γέφυρα μεταξύ του χημικού καταλόγου των δίσκων και των ιδιοτήτων των εξωπλανητών.

«Το Webb έχει καλύτερη ευαισθησία και φασματική ανάλυση από τα προηγούμενα διαστημικά τηλεσκόπια υπερύθρων», εξήγησε η επικεφαλής συγγραφέας Aditya Arabhavi από το Πανεπιστήμιο του Groningen στην Ολλανδία. «Αυτές οι παρατηρήσεις δεν είναι δυνατές από τη Γη, επειδή οι εκπομπές από τον δίσκο μπλοκάρονται από την ατμόσφαιρά μας».

Πρωτοποριακές ανακαλύψεις στην Εξωπλανητική Χημεία
Σε μια νέα μελέτη, αυτή η ομάδα εξερεύνησε την περιοχή γύρω από ένα αστέρι πολύ χαμηλής μάζας γνωστό ως ISO-ChaI 147, ένα αστέρι ηλικίας 1 έως 2 εκατομμυρίων ετών που ζυγίζει μόλις 0,11 φορές περισσότερο από τον Ήλιο. Το φάσμα που αποκαλύφθηκε από το MIRI του Webb δείχνει την πιο πλούσια χημεία υδρογονανθράκων που έχει δει μέχρι σήμερα σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο – συνολικά 13 διαφορετικά μόρια που φέρουν άνθρακα. Τα ευρήματα της ομάδας περιλαμβάνουν την πρώτη ανίχνευση αιθανίου (C 2 H 6 ) εκτός του ηλιακού μας συστήματος, καθώς και αιθυλενίου (C 2 H 4 ), προπίνης ( C 3 H 4 ) και της ρίζας μεθυλίου CH 3 .

«Αυτά τα μόρια έχουν ήδη ανιχνευθεί στο ηλιακό μας σύστημα, όπως σε κομήτες όπως οι 67P/Churyumov–Gerasimenko και C/2014 Q2 (Lovejoy)», πρόσθεσε ο Arabhavi. «Ο Webb μας επέτρεψε να καταλάβουμε ότι αυτά τα μόρια υδρογονανθράκων δεν είναι απλώς διαφορετικά αλλά και άφθονα. Είναι εκπληκτικό ότι μπορούμε τώρα να δούμε τον χορό αυτών των μορίων στις πλανητικές κούνιες. Είναι ένα πολύ διαφορετικό περιβάλλον σχηματισμού πλανητών από αυτό που συνήθως πιστεύουμε».

Η ομάδα δείχνει ότι αυτά τα αποτελέσματα έχουν μεγάλες επιπτώσεις στη χημεία του εσωτερικού δίσκου και των πλανητών που μπορεί να σχηματιστούν εκεί. Εφόσον ο Webb αποκάλυψε ότι το αέριο στο δίσκο είναι τόσο πλούσιο σε άνθρακα, πιθανότατα να υπάρχει λίγος άνθρακας στα στερεά υλικά από τα οποία θα σχηματίζονταν οι πλανήτες. Ως αποτέλεσμα, οι πλανήτες που μπορεί να σχηματιστούν εκεί μπορεί τελικά να είναι φτωχοί σε άνθρακα. (Η ίδια η Γη θεωρείται φτωχή σε άνθρακα.)

“Αυτή είναι βαθιά διαφορετική από τη σύνθεση που βλέπουμε σε δίσκους γύρω από αστέρια ηλιακού τύπου, όπου κυριαρχούν μόρια που φέρουν οξυγόνο όπως το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα”, πρόσθεσε το μέλος της ομάδας Inga Kamp, επίσης από το Πανεπιστήμιο του Groningen. “Αυτό το αντικείμενο αποδεικνύει ότι πρόκειται για μια μοναδική κατηγορία αντικειμένων.”

«Είναι απίστευτο ότι μπορούμε να ανιχνεύσουμε και να ποσοτικοποιήσουμε την ποσότητα των μορίων που γνωρίζουμε καλά στη Γη, όπως το βενζόλιο, σε ένα αντικείμενο που απέχει περισσότερα από 600 έτη φωτός μακριά», πρόσθεσε το μέλος της ομάδας Agnés Perrin του Centre National de la Recherche Scientifique. στη Γαλλία.

Μελλοντικές Κατευθύνσεις Έρευνας
Στη συνέχεια, η επιστημονική ομάδα σκοπεύει να επεκτείνει τη μελέτη της σε ένα μεγαλύτερο δείγμα τέτοιων δίσκων γύρω από αστέρια πολύ χαμηλής μάζας για να κατανοήσει πόσο κοινές ή εξωτικές είναι τέτοιες πλούσιες σε άνθρακα χερσαίες περιοχές σχηματισμού πλανητών. «Η επέκταση της μελέτης μας θα μας επιτρέψει επίσης να κατανοήσουμε καλύτερα πώς μπορούν να σχηματιστούν αυτά τα μόρια», εξήγησε το μέλος της ομάδας και κύριος ερευνητής του προγράμματος MINDS, Thomas Henning, του Max-Planck-Institute for Astronomy στη Γερμανία. «Διάφορα χαρακτηριστικά στα δεδομένα Webb είναι επίσης άγνωστα, επομένως απαιτείται περισσότερη φασματοσκοπία για την πλήρη ερμηνεία των παρατηρήσεών μας».

Αυτή η εργασία υπογραμμίζει επίσης την κρίσιμη ανάγκη των επιστημόνων να συνεργάζονται σε διάφορους κλάδους. Η ομάδα σημειώνει ότι αυτά τα αποτελέσματα και τα συνοδευτικά δεδομένα μπορούν να συμβάλουν σε άλλα πεδία, όπως η θεωρητική φυσική, η χημεία και η αστροχημεία, για την ερμηνεία των φασμάτων και τη διερεύνηση νέων χαρακτηριστικών σε αυτό το εύρος μήκους κύματος.

photo: pixabay