Enthüllt die Geheimnisse des felsigen Planeten an den kosmischen Enden

Astronomen haben mit dem James Webb-Weltraumteleskop das Vorhandensein von Wasser und Molekülen beobachtet, die für die Bildung von Gesteinsplaneten in einer stark verstrahlten Region des Flusskrebsnebels erforderlich sind. Diese Entdeckung, Teil des XUE-Programms, erweitert die bekannten Umgebungen, in denen Gesteinsplaneten entstehen können, stellt bisherige Annahmen in Frage und liefert neue Einblicke in die Vielfalt von Exoplaneten.

Astronomen finden eine Gruppe von Molekülen, die zu den Bausteinen von Gesteinsplaneten gehören.

Der Weltraum ist eine raue Umgebung, aber einige Bereiche sind rauer als andere. Die Sternentstehungsregion, bekannt als Krebsnebel, beherbergt einige der massereichsten Sterne unserer Galaxie. Massereiche Sterne sind heißer und emittieren daher mehr ultraviolette Strahlung. Dieses ultraviolette Licht umhüllt die planetenbildenden Scheiben um nahegelegene Sterne. Astronomen erwarten, dass ultraviolette Strahlung viele chemische Moleküle zersetzt. und damit, James Webb-Weltraumteleskop Entdecken Sie eine Vielzahl von Molekülen in einer dieser Scheiben, darunter Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Blausäure und Acetylen. Solche Moleküle gehören zu den Bausteinen von Gesteinsplaneten.

Dies ist eine künstlerische Darstellung eines jungen Sterns, der von einer protoplanetaren Scheibe umgeben ist, in der sich Planeten bilden. Bildnachweis: Esso

Das Webb-Weltraumteleskop zeigt, dass sich in extremen Umgebungen Gesteinsplaneten bilden können

Ein internationales Team von Astronomen hat mit dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA die ersten Beobachtungen von Wasser und anderen Molekülen im felsigen, stark verstrahlten Inneren von Planeten in einer der extremsten Umgebungen unserer Galaxie durchgeführt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Entstehungsbedingungen für Gesteinsplaneten in einem größeren Spektrum möglicher Umgebungen auftreten können als bisher angenommen.

Die ersten Ergebnisse des XUE-Programms

Dies sind die ersten Ergebnisse des James Webb Extreme Ultraviolet (XUE)-Weltraumteleskops, das sich auf die Charakterisierung von Planeten bildenden Scheiben (riesige, rotierende Wolken aus Gas, Staub und Gesteinsbrocken, in denen Planeten entstehen und sich entwickeln) in massereichen Sternen konzentriert. Regionen bilden. Diese Regionen repräsentieren wahrscheinlich die Umgebung, in der die meisten Planetensysteme entstanden sind. Für Wissenschaftler ist es wichtig, den Einfluss der Umwelt auf die Planetenentstehung zu verstehen, um Einblick in die Vielfalt verschiedener Arten von Exoplaneten zu gewinnen.

Untersuchung des Krebsnebels

Das XUE-Programm zielt auf insgesamt 15 Scheiben in drei Regionen des Krebsnebels (auch bekannt als NGC 6357), einem großen Emissionsnebel etwa 5.500 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Skorpion. Der Krebsnebel ist einer der neuesten und nächstgelegenen massereichen Sternentstehungskomplexe und beherbergt einige der massereichsten Sterne unserer Galaxie. Massereiche Sterne sind heißer und emittieren daher mehr ultraviolette Strahlung. Dadurch kann das Gas verteilt werden, wodurch die erwartete Lebensdauer der Scheibe auf nur eine Million Jahre verkürzt wird. Dank Webb können Astronomen nun die Wirkung ultravioletter Strahlung auf die inneren terrestrischen Planetenbildungsregionen protoplanetarer Scheiben um Sterne wie unsere Sonne untersuchen.

Einzigartige Webfunktionen

„Webb ist das einzige Teleskop mit der räumlichen Auflösung und Empfindlichkeit, um Planeten bildende Scheiben in Regionen mit massiver Sternentstehung zu untersuchen“, sagte Teamleiterin Maria Claudia Ramírez Tanos vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland.

Astronomen wollen die physikalischen Eigenschaften und die chemische Zusammensetzung von Regionen planetenbildender Gesteinsscheiben im Krebsnebel mithilfe von Spektrometern mittlerer Auflösung auf Webbs Mittelinfrarot-Instrument (MIRI) charakterisieren. Dieses erste Ergebnis konzentriert sich auf eine protoplanetare Scheibe namens XUE 1, die sich im Sternhaufen Pismis 24 befindet.

„Nur der MIRI-Wellenlängenbereich und die spektrale Auflösung ermöglichen es uns, den molekularen Bestand und die physikalischen Bedingungen des warmen Gases und Staubs zu untersuchen, wo sich Gesteinsplaneten bilden“, fügte Teammitglied Arjan Beck von der Universität Stockholm in Schweden hinzu.

Aufgrund seiner Lage in der Nähe mehrerer massereicher Sterne in NGC 6357 gehen Wissenschaftler davon aus, dass XUE 1 während seines gesamten Lebens ständig großen Mengen ultravioletter Strahlung ausgesetzt war. In dieser extremen Umgebung entdeckte das Team jedoch immer noch eine Gruppe von Molekülen, die die Bausteine ​​terrestrischer Planeten bilden.

„Wir haben herausgefunden, dass die innere Scheibe um XUE 1 denen in nahe gelegenen Sternentstehungsregionen bemerkenswert ähnelt“, sagte Teammitglied Reins Waters von der Radboud-Universität in den Niederlanden. „Wir haben Wasser und andere Moleküle wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Blausäure und Acetylen entdeckt. Die gefundenen Emissionen waren jedoch schwächer als von einigen Modellen vorhergesagt. Dies kann auf einen kleinen Außenradius der Scheibe hinweisen.“

Lars Kuijpers von der Radboud-Universität fügte hinzu: „Wir waren überrascht und aufgeregt, denn dies ist das erste Mal, dass diese Moleküle unter solch extremen Bedingungen nachgewiesen wurden.“ Das Team fand außerdem kleinen, teilweise kristallisierten Silikatstaub auf der Oberfläche der Scheibe. Diese gelten als Bausteine ​​für Gesteinsplaneten.

Auswirkungen auf die Entstehung von Gesteinsplaneten

Diese Ergebnisse sind eine gute Nachricht für die Entstehung von Gesteinsplaneten, da das Wissenschaftsteam herausgefunden hat, dass die Bedingungen in der inneren Scheibe denen in gut untersuchten Scheiben in nahegelegenen Sternentstehungsregionen ähneln, in denen sich nur Sterne mit geringer Masse bilden. Dies deutet darauf hin, dass sich Gesteinsplaneten in einem viel größeren Spektrum von Umgebungen bilden können als bisher angenommen.

Das Team weist darauf hin, dass die verbleibenden Beobachtungen aus dem XUE-Programm entscheidend für die Identifizierung von Gemeinsamkeiten zwischen diesen Erkrankungen sind.

„XUE 1 zeigt uns, dass die Voraussetzungen für die Bildung von Gesteinsplaneten gegeben sind. Der nächste Schritt besteht also darin, zu prüfen, wie häufig dies vorkommt“, sagt Ramirez-Taños. „Wir werden andere Scheiben im selben Gebiet überwachen, um festzustellen, wie häufig diese Bedingungen beobachtet werden können.“

Diese Ergebnisse wurden veröffentlicht in Die Astrophysikalisches Journal.

Referenz: „XUE: Molekulare Inventarisierung in der inneren Region einer stark bestrahlten protoplanetaren Scheibe“ von María Claudia Ramírez-Taños, Arjan Beck, Lars Kuijpers, Reins Waters, Christian Goebel, Thomas Henning, Inga Kamp, Thomas Prebisch, Konstantin F. Getman, Germán Chaparro, Pablo Cuartas-Restrepo, Alex D. Cotter, Eric D. Vigilson, Sierra L. Grant, Thomas J. Elena Sabbi, Benoit Taboni, Andrew J. Winter, Anna F. McLeod, Roy van Bokel und Circus E. Van Terwisja, 30. November 2023, Die Astrophysikalische Tagebuchbriefe.
doi: 10.3847/2041-8213/ad03f8

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Weltraumobservatorium. Webb löst die Geheimnisse unseres Sonnensystems, blickt über die fernen Welten um andere Sterne hinaus und erforscht die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin. WEB ist ein international geführtes Programm NASA Mit seinen Partnern der Europäischen Weltraumorganisation (ESA)Europäische Weltraumorganisation) und die Canadian Space Agency.