Telescópio Espacial James Webb NASA telah memperoleh bukti muktamad tentang pembentukan silikat kristal dalam cakera protoplanet. Observações daripada instrumen MIRI mengenal pasti kristal ini di kawasan dalaman panas di sekitar protostar EC 53, terletak di Nebulosa daripada Serpens, kira-kira 1,300 tahun cahaya dari Terra. Data, yang dikumpul semasa fasa aktiviti bintang, menunjukkan bahawa aliran keluar yang kuat mengangkut bahan ke tepi sejuk cakera.
Penemuan ini menyelesaikan teka-teki lama tentang kehadiran silikat kristal dalam komet Sistema Solar, yang mendiami kawasan ultrasejuk seperti Cinturão Kuiper dan Nuvem Oort. Kristal memerlukan suhu tinggi untuk terbentuk, melebihi 900 K, yang tidak berlaku di kawasan luaran. Pemerhatian Webb menunjukkan bahawa proses berlaku di bahagian dalam cakera, bersamaan dengan jarak antara Sol dan Terra dalam sistem matang.
Protostar EC 53 melalui kitaran pertambahan yang boleh diramalkan setiap 18 bulan, berlangsung kira-kira 100 hari. Dalam tempoh ini, bintang itu dengan pantas menggunakan gas dan habuk, menghasilkan jet dan angin yang mengeluarkan silikat yang baru terbentuk. Dinamik Essa membolehkan kristal mencapai kawasan yang jauh, di mana ia boleh menggabungkan diri mereka ke dalam badan berais seperti komet.
Pemerhatian terperinci dengan instrumen MIRI
Instrumen Mid-Inframerah Instrument (MIRI) pada James Webb menangkap spektrum dua fasa terperinci protostar EC 53. Data Esses mendedahkan kehadiran khusus mineral seperti forsterit dan enstatit dalam habuk berhampiran bintang. Analisis memetakan perubahan semasa tempoh senyap dan pecah aktif.
Spektrum menunjukkan bahawa silikat kristal terbentuk secara eksklusif di zon dalaman yang terik cakera. Ventos yang kuat, yang berasal dari rantau ini, bertindak sebagai mekanisme pengangkutan yang cekap untuk zarah-zarah kecil.
Kitaran aktiviti protostar EC 53
Protostar EC 53 menampilkan ledakan biasa, dikaji selama beberapa dekad oleh pasukan antarabangsa. Kitaran Cada berlangsung lebih kurang 100 hari dan berlaku pada selang 18 bulan. Fasa Nessa, pertambahan memecut dan mengeluarkan bahan dalam jet kutub berkelajuan tinggi.
Aliran keluar yang lebih perlahan, datang dari kawasan dalaman cakera, membawa silikat kristal yang baru terbentuk. Pancutan Essa menghalakan kristal ke hujung sejuk, di mana keadaan membenarkan pembentukan komet masa hadapan.
Jenis silikat yang dikenal pasti
Pemerhatian Webb mengesahkan mineral biasa dalam Terra di kalangan silikat kristal. Yang utama termasuk:
- Forsterite, silikat kaya magnesium yang sering dijumpai dalam batuan daratan.
- Enstatit, satu lagi mineral silikat yang terdapat dalam meteorit dan kerak planet.
- Zarah yang lebih kecil daripada butiran pasir, terbentuk pada suhu tinggi.
Sebatian ini mewakili bahan asas untuk planet berbatu. Pengesanan Sua dalam EC 53 mengukuhkan model pembentukan planet dalam cakera muda.
Mekanisme pengangkutan cakera
Ilustrasi berdasarkan data menunjukkan separuh daripada cakera protoplanet EC 53. Outbursts berkala menjana silikat kristal di kawasan tengah panas. Ventos dan jet menghalakan zarah ke atas dan ke luar.
Kristal bergerak seperti lebuh raya kosmik ke tepi berais. Lá, boleh digabungkan ke dalam badan berbatu dan berais dalam pembentukan. Proses ini berlaku pada skala yang setanding dengan orbit Bumi di Sistema Solar.
Jet kutub kelihatan sempit dan pantas dalam pemerhatian MIRI. Outflows yang lebih luas dan perlahan berlepas dari zon makan bintang.
Konteks dalam Nebulosa daripada Serpens
Nebulosa daripada Serpens ialah rumah kepada beribu-ribu protostar yang aktif membentuk. EC 53 menyepadukan persekitaran yang kaya dengan gas dan habuk ini. Rantau ini adalah 1,300 tahun cahaya dari Terra dan berfungsi sebagai makmal semula jadi untuk kajian kelahiran bintang.
Cakera EC 53 kekal terbungkus dalam bahan legap selama lebih kurang 100,000 tahun lagi. Colisões di antara butiran debu dan batu-batu besar membina badan yang lebih besar selama berjuta-juta tahun.
Instrumen yang digunakan dalam pemerhatian
Near-Inframerah Camera (NIRCam) merakam imej awal EC 53 pada tahun 2024. Pandangan Essas menyerlahkan angin bertaburan dan memantulkan cahaya daripada cakera. Separuh bulan putih bersudut mewakili satu set aliran keluar dalam imej.
MIRI menyediakan spektrum inframerah pertengahan untuk mengenal pasti komposisi kimia. Gabungan instrumen membolehkan untuk memetakan kedudukan tepat silikat sebelum dan semasa pecah.
Pasukan antarabangsa dan penerbitan
Penyelidik yang diketuai oleh Jeong-Eun Lee, daripada Universidade Nacional daripada Seul, menganalisis data. Coautores termasuk Doug Johnstone, daripada Conselho Nacional daripada Pesquisa daripada Canadá dan Joel Green, daripada Space Telescope Science Institute. Kajian itu muncul dalam jurnal Nature.
Pasukan itu menyerlahkan keupayaan Webb untuk mendedahkan mineral tertentu di angkasa. Penemuan Esses menghubungkan proses dalam sistem muda kepada komposisi Sistema Solar semasa.
Evolusi masa depan sistem
Cakera EC 53 akan berkembang selama berjuta-juta tahun dengan perlanggaran berterusan. Grãos kecil beragregat menjadi batu dan planet darat atau gergasi gas. Bahan yang tinggal secara beransur-ansur mengosongkan pandangan pusat.
Bintang yang serupa dengan Sol akan kekal sebagai teras sistem planet yang matang. Kristal Silicatos diedarkan ke seluruh persekitaran, termasuk dalam komet persisian.
