Джеймс Уэбб раскрывает, почему формирование планет — это гонка со временем

Новые наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) NASA дают более ясную картину того, как протопланетные диски теряют газ и как доминирующие механизмы этого процесса меняются по мере взросления планетных систем. Исследование под руководством Намана Баджаджа из Университета Аризоны, в соавторстве с учёным Института SETI Умой Горти, изучило 72 молодые солнцеподобные звезды и их протопланетные диски. Это одно из крупнейших исследований формирования планет, проведённых с помощью JWST; результаты опубликованы в «Астрономическом журнале».

Планеты формируются внутри дисков газа и пыли вокруг молодых звёзд, но запас газа ограничен во времени. В самых молодых системах, где материал ещё падает на центральную звезду, обнаружены мощные джеты и широкие ветры, содержащие молекулярный и атомарный газ; такие истечения согласуются с ветрами, создаваемыми магнитными полями, пронизывающими диск. По мере взросления систем поток материала на звезду снижается, джеты ослабевают, а уносящийся газ становится всё более атомарным. Тогда высокоэнергетическое излучение молодой звезды может проникать в истончающийся материал и нагревать газ в диске до его ухода — механизм, известный как фотоиспарение. Наблюдения отслеживали молекулярный водород и ионизированный неон: протяжённые эмиссии найдены в 66 из 72 дисков, конические молекулярные ветры — в 46 системах, быстрые неоновые джеты — в 40; в каждой системе с неоновым джетом также были признаки ветра, отслеживаемые по молекулярному водороду или кислороду.

Переход от магнитных джетов и ветров к более важной роли атомарных ветров, включая фотоиспарение, имеет серьёзные последствия для формирующихся планет. Газовые гиганты вроде Юпитера должны собрать массивные атмосферы, пока диск ещё достаточно богат газом, до того как ветры и джеты унесут это сырьё в космос. Учёные подчёркивают, что нет единственного механизма, ответственного за очищение диска. Теперь исследователи хотят определить, сколько именно газа эти ветры удаляют со временем и откуда в диске исходит уносящийся материал. Такие измерения могут показать не только то, как быстро закрывается окно для формирования планет, но и какие области диска способны производить разные типы планет до исчезновения их газового запаса.