Teleskopy.net

Webb z NASA przedstawia kurs przyspieszający na temat katastrofalnych kolizji

—

by

in

We wczesnej historii naszego Układu Słonecznego naukowcy teoretyzują, że obiekt wielkości Marsa o nazwie Theia uderzył w młodą Ziemię, odparowując ogromne ilości skał i wyrzucając je w kosmos. Część tego materiału zjednoczyła się na Księżycu, gdzie program Artemis NASA powraca ludzi, przygotowuje się do Marsa i kształtuje przyszłość eksploracji kosmosu.

Ta dawno temu, gwałtowna kolizja przekształciła naszą planetę macierzystą. Astronomowie wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA do zbadania klasy młodych układów gwiazdowych, które wykazują ślady podobnych wstrząsów, dostarczając wskazówek dotyczących ilości energii w ich zderzeniach. Wyniki dostarczają wglądu w skład i ewolucję tych chaotycznych układów.

Wyniki zespołu opublikowano w czwartek w The Astrophysical Journal.

Środowisko otaczające gwiazdę zmienia się wraz z jej starzeniem, zaczynając od młodego, bogatego w gaz dysku protoplanetarnego, gdzie mogą przebywać powstające planety, aż po ewolucję w dysk ubogi w gazy z odłamkami. W trakcie swojej misji, wycofany z eksploatacji Kosmiczny Teleskop Spitzer NASA badał stopień dysku odłamków i odkrył podklasę zwaną ekstremalnymi dyskami odłamków. Systemy te kryją niezwykle duże ilości ciepłego pyłu blisko gwiazdy, w rejonie porównywalnym z tym, gdzie orbitują skaliste planety w naszym Układzie Słonecznym. Zespół astronomów pod kierownictwem Kate Su z Space Science Institute w Boulder w Kolorado badał te intrygujące obiekty wraz z Webb.

Wbrew teoretycznym prognozom, które sugerują, że powinniśmy obserwować wiele ekstremalnych dysków szczątków, obserwacje wskazują, że takie środowiska są rzadkie. Naukowcy szacują, że tylko około 1% młodych gwiazd wykazuje obserwowalne sygnatury tej fazy na podstawie zebranych do tej pory danych, w tym być może także naszego własnego Układu Słonecznego podczas jego formowania. Pomimo ich rzadkości, zespół zdołał zebrać próbkę 21 dysków ekstremalnych szczątków, w tym pięć z archiwalnych danych Spitzera i 16 z Webba, z 12 nowo zaobserwowanymi dyskami oraz obserwacjami uzupełniającymi cztery z tych Spitzera.

"To pierwszy raz, gdy zebraliśmy wystarczająco dużo systemów, by naprawdę zrozumieć tę podklasę, którą nazywamy dyskami ekstremalnych odłamków," powiedział Su, główny autor artykułu. "Przed Webbem mieliśmy ograniczone informacje. Wiedzieliśmy, że są one dziwne i bardzo różnią się od typowych zimnych dysków odłamków, które znamy, takich jak Vega i Fomalhaut. Teraz, gdy mamy więcej danych, możemy dokładnie określić, co te dyski reprezentują dla formowania się planet i ewolucji."

Zespół potwierdził, że dyski ekstremalnych odłamków dzielą trzy kluczowe właściwości: mniejsze ziarenka pyłu niż w dyskach protoplanetarnych lub klasycznych, wysokie stężenie ciepłego pyłu oraz nieregularne zmiany jasności, co wszystko ujawniają widma średniej podczerwieni Webba i Spitzera.

Aby określić czynnik napędzający te cechy, zespół zbadał mineralogiczny skład dysków. Odkryli, że ich próbkę można sklasyfikować na dyski bogate w krzemionkę i ubogie w krzemionkę. Szkło wulkaniczne, takie jak obsydian, jest jednym z przykładów materiału bogatego w krzemionkę znalezionego na Ziemi, podczas gdy ubogi w krzemionkę minerał forsteryt pojawia się jako zielone ziarna piasku na niektórych plażach Hawajów. Kategoria dysków ekstremalnych odłamków przekazuje informacje o rodzaju kolizji powodujących powstanie odpadów uderzeniowych i może pomóc wyjaśnić jego zmienność jasności w podczerwieni.

"Dla mnie najbardziej ekscytujące było zobaczyć ich emisję w średniej podczerwieni i piękne cechy spektralne za pomocą Webba, które pozwoliły nam zidentyfikować ich skład," powiedziała Agnes Kospal z Obserwatorium Konkoly w Budapeszcie na Węgrzech, współautorka badania. "Nie mamy innego sposobu, by bezpośrednio badać te planetarne embriony, ponieważ są zbyt małe."

Około jedna trzecia z nich jest bogata w krzemionkę, co sugeruje, że te dyski powstają w wyniku zderzeń o wysokiej energii między ciałami wielkości Marsa, gdzie znaczna część materiału jest odparowana. Pozostałe dwie trzecie próbki są ubogie w krzemionkę, co wskazuje, że kolizje zachodzą na mniejszych skalach, jak wypasanie, między obiektami wielkości Księżyca. Dyski bogate w krzemionkę występują tylko wokół gwiazd młodszych niż 300 milionów lat, podczas gdy dyski ubogie w krzemionkę przetrwały przez szeroki zakres wieków i często wykazują większą zmienność jasności. Zespół sugeruje, że ta zmienność jest napędzana szybką ewolucją świeżych szczątków przez zmiany orbity i dodatkowe uderzenia.

Ich wyniki można zastosować do naszego własnego Układu Słonecznego, który mógł doświadczyć więcej niż jednej ekstremalnej fazy dysku szczątków.

"To, jak powstawały planety skaliste i jak ewoluowały gigantyczne planety, jest częścią szerszej historii powstania Układu Słonecznego. To wszystko jedna historia," powiedział Su. "Nasza praca nad ekstremalnymi dyskami szczątków pomaga nam połączyć szerszy obraz tego, co obecnie rozumiemy."

Symulacje sugerują, że planety lądowe, takie jak Ziemia, powinny powstać w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat od powstania Układu Słonecznego. Ten okres pokrywa się z wiekiem zaobserwowanych dotąd dysków ekstremalnych szczątków bogatych w krzemionkę i pokrywa się z szacunkiem, że Ziemia i Księżyc powstały około 100 milionów lat po powstaniu Słońca, przy czym Księżyc prawdopodobnie był wynikiem kolizji Ziemi z obiektem wielkości Marsa.

Jeśli chodzi o to, czy nasze Słońce przeszło ekstremalną fazę dysku ubogą w krzemionkę, jeśli starsze dyski ubogie w krzemionkę i ich losowe odstępy jasności podczerwieni odzwierciedlają niestabilność orbity, byłoby to w dużej mierze zgodne z hipotezą późnego ciężkiego bombardowania dla naszego Układu Słonecznego. W tym scenariuszu gazowe olbrzymy przemieszczały się na znaczne odległości, grawitacyjne zakłócając orbity mniejszych ciał i wywołując katastrofalne kolizje, które wywołały krótkotrwałe, bogate w pył fazy obserwowane w ekstremalnych dyskach szczątków.

"Oczywiście, jest wiele rzeczy, których wciąż nie wiemy o tych dyskach" – powiedział Attila Moor z Obserwatorium Konkoly, współautor badania. "Nie spodziewamy się układów bogatych w krzemionkę wśród starszych, ekstremalnych dysków odłamków. W próbce mamy tylko trzy dyski spełniające te kryteria wieku, więc miło będzie obserwować więcej takich systemów, by potwierdzić naszą hipotezę."

Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba to wiodące na świecie obserwatorium nauk kosmicznych. Webb rozwiązuje zagadki w naszym Układzie Słonecznym, patrzy poza odległe światy wokół innych gwiazd i bada tajemnicze struktury oraz początki naszego wszechświata oraz nasze miejsce w nim. Webb to międzynarodowy program prowadzony przez NASA wraz z partnerami, ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) i CSA (Kanadyjska Agencja Kosmiczna).

Aby dowiedzieć się więcej o Webbie, odwiedź:

Poniższe sekcje zawierają linki do pobrania obrazów i filmów z tego artykułu we wszystkich dostępnych rozdzielczościach, a następnie powiązane linki informacyjne, kontakty medialne, a jeśli są dostępne, linki do artykułów naukowych i tłumaczeń hiszpańskojęzańskich.

Źródło: NASA · Oryginalny komunikat

Comments

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Polityka prywatności i cookies ·