Telescópio Espacial James Webb de la NASA a obținut dovezi concludente despre formarea de silicați cristalini în discurile protoplanetare. Observações de la instrumentul MIRI a identificat aceste cristale în regiunea interioară fierbinte din jurul protostelei EC 53, situată în Nebulosa din Serpens, la aproximativ 1.300 de ani lumină de Terra. Datele, colectate în timpul fazelor de activitate ale stelei, arată că fluxurile puternice transportă materiale către marginile reci ale discului.
Această descoperire rezolvă o veche enigmă despre prezența silicaților cristalini în cometele Sistema Solar, care locuiesc în regiuni ultrareci precum Cinturão din Kuiper și Nuvem din Oort. Cristalele necesită temperaturi ridicate pentru a se forma, peste 900 K, ceea ce nu are loc în zonele externe. Observațiile lui Webb indică faptul că procesul are loc în partea interioară a discului, echivalent cu distanța dintre Sol și Terra în sistemele mature.
Protostar EC 53 trece prin cicluri previzibile de explozii de acumulare la fiecare 18 luni, cu o durată de aproximativ 100 de zile. În aceste perioade, steaua consumă rapid gaz și praf, generând jeturi și vânturi care ejectează silicații nou formați. Dinamica Essa permite cristalelor să ajungă în regiuni îndepărtate, unde se pot încorpora în corpuri de gheață, cum ar fi cometele.
Observații detaliate cu instrumentul MIRI
Instrumentul Mid-Infraroșu Instrument (MIRI) de pe James Webb a capturat spectre detaliate în două faze ale protostelei EC 53. Datele Esses au relevat prezența specifică a mineralelor precum forsteritul și enstatitul în praful din apropierea stelei. Analiza a cartografiat schimbările din perioada de liniște și explozia activă.
Spectrele au indicat că silicații cristalini se formează exclusiv în zona interioară arzătoare a discului. Ventos puternic, originar din această regiune, acționează ca un mecanism eficient de transport pentru particule minuscule.
Ciclul de activitate al protostelei EC 53
Protostarul EC 53 prezintă izbucniri regulate, studiate de zeci de ani de echipe internaționale. Ciclul Cada durează aproximativ 100 de zile și are loc la intervale de 18 luni. Faza Nessa, acreția accelerează și ejectează material în jeturi polare de mare viteză.
Ieșirile mai lente, care provin din zona interioară a discului, poartă silicații cristalini nou formați. Ejecția Essa direcționează cristalele către capetele reci, unde condițiile permit formarea viitoare a cometei.
Tipuri de silicați identificate
Observațiile Webb au confirmat mineralele comune în Terra printre silicații cristalini. Cele principale includ:
- Forsterit, un silicat bogat în magneziu găsit adesea în rocile terestre.
- Enstatita, un alt mineral silicat prezent în meteoriți și în scoarța planetară.
- Particule mai mici decât boabele de nisip, formate la temperaturi ridicate.
Acești compuși reprezintă ingrediente de bază pentru planetele stâncoase. Detectarea Sua în EC 53 întărește modelele de formare planetară în discuri tinere.
Mecanism de transport al discului
Ilustrațiile bazate pe date arată jumătate din discul protoplanetar al EC 53. Outbursts periodic generează silicați cristalini în regiunea centrală fierbinte. Ventos și jeturile direcționează particulele în sus și în exterior.
Cristalele călătoresc ca o autostradă cosmică către marginile înghețate. Lá, poate fi încorporat în corpuri stâncoase și înghețate în formare. Procesul are loc la o scară comparabilă cu orbita Pământului la Sistema Solar.
Jeturile polare apar înguste și rapide în observațiile MIRI. Outflows mai lat și mai lent pleacă din zona de hrănire a stelei.
Context în Nebulosa din Serpens
Nebulosa din Serpens găzduiește mii de protostele care se formează activ. EC 53 integrează acest mediu bogat în gaze și praf. Regiunea se află la 1.300 de ani lumină de Terra și servește drept laborator natural pentru studiile nașterii stelelor.
Discul EC 53 rămâne învelit în material opac pentru încă aproximativ 100.000 de ani. Colisões printre boabele de praf și bolovani construiesc corpuri mai mari de-a lungul a milioane de ani.
Instrumente utilizate în observații
Near-Infrared Camera (NIRCam) a capturat imaginile inițiale ale EC 53 în 2024. Vizualizările Essas au evidențiat vânturile împrăștiate și lumina reflectată de pe disc. O semilună albă înclinată reprezintă un set de ieșiri din imagine.
MIRI a furnizat spectre de infraroșu mediu pentru a identifica compozițiile chimice. Combinația de instrumente a făcut posibilă maparea pozițiilor exacte ale silicaților înainte și în timpul exploziilor.
Echipa internațională și publishing
Cercetătorii conduși de Jeong-Eun Lee, de Universidade Nacional de Seul, au analizat datele. Coautores includ Doug Johnstone, din Conselho Nacional din Pesquisa din Canadá și Joel Green, din Space Telescope Science Institute. Studiul a apărut în jurnalul Nature.
Echipa a evidențiat capacitatea lui Webb de a dezvălui minerale specifice în spațiu. Constatările Esses conectează procesele din sistemele tinere la compoziția actualului Sistema Solar.
Evoluția viitoare a sistemului
Discul lui EC 53 va evolua de-a lungul a milioane de ani cu coliziuni constante. Micile Grãos se agregează în roci și planete terestre sau giganți gazosi. Materialul rămas șterge treptat vederea centrului.
O stea similară cu Sol va rămâne în centrul unui sistem planetar matur. Cristalele Silicatos sunt distribuite în mediul înconjurător, inclusiv în cometele periferice.
