NASA Telescópio Espacial James Webb získala přesvědčivé důkazy o tvorbě krystalických silikátů v protoplanetárních discích. Observações z přístroje MIRI identifikoval tyto krystaly v horké vnitřní oblasti kolem protohvězdy EC 53, která se nachází v Nebulosa Serpens, asi 1300 světelných let od Terra. Data shromážděná během fází aktivity hvězdy ukazují, že silné proudy transportují materiály ke studeným okrajům disku.
Tento objev řeší starou hádanku o přítomnosti krystalických silikátů v kometách Sistema Solar, které obývají ultrachladné oblasti, jako jsou Cinturão Kuiper a Nuvem Oort. Krystaly vyžadují ke vzniku vysoké teploty, nad 900 K, což se ve vnějších oblastech nevyskytuje. Pozorování Webb naznačují, že proces probíhá ve vnitřní části disku, což odpovídá vzdálenosti mezi Sol a Terra ve vyspělých systémech.
Protostar EC 53 prochází každých 18 měsíců předvídatelnými cykly akrečních výbuchů, které trvají asi 100 dní. Během těchto období hvězda rychle spotřebovává plyn a prach a vytváří výtrysky a větry, které vyvrhují nově vytvořené silikáty. Dynamika Essa umožňuje krystalům dosáhnout vzdálených oblastí, kde se mohou začlenit do ledových těles, jako jsou komety.
Detailní pozorování s přístrojem MIRI
Mid-Infrared Instrument (MIRI) přístroj na James Webb zachytil detailní dvoufázová spektra protohvězdy EC 53. Data Esses odhalila specifickou přítomnost minerálů, jako je forsterit a enstatit v prachu poblíž hvězdy. Analýza mapovala změny během období klidu a aktivního burstu.
Spektra ukázala, že krystalické křemičitany se tvoří výhradně ve spalující vnitřní zóně disku. Silný Ventos, pocházející z této oblasti, působí jako účinný transportní mechanismus pro drobné částice.
Cyklus činnosti protohvězdy EC 53
Protostar EC 53 se vyznačuje pravidelnými výbuchy, které po desetiletí studovaly mezinárodní týmy. Cyklus Cada trvá přibližně 100 dní a vyskytuje se v 18měsíčních intervalech. Nessa fáze, akrece urychluje a vyvrhuje materiál ve vysokorychlostních polárních výtryscích.
Pomalejší výtoky, pocházející z vnitřní oblasti disku, nesou nově vytvořené krystalické silikáty. Vyvržení Essa směřuje krystaly do studených konců, kde podmínky umožňují budoucí tvorbu komety.
Identifikované typy silikátů
Pozorování Webb potvrdila běžné minerály v Terra mezi krystalickými silikáty. Mezi hlavní patří:
- Forsterit, křemičitan bohatý na hořčík, který se často vyskytuje v pozemských horninách.
- Enstatit, další silikátový minerál přítomný v meteoritech a planetární kůře.
- Částice menší než zrnka písku, vznikající při vysokých teplotách.
Tyto sloučeniny představují základní složky pro kamenné planety. Detekce Sua v EC 53 posiluje modely formování planet u mladých disků.
Mechanismus přenosu disku
Ilustrace založené na datech ukazují polovinu protoplanetárního disku EC 53. Periodické Outbursts generují krystalické silikáty v horké centrální oblasti. Ventos a výtrysky směrují částice nahoru a ven.
Krystaly putují jako kosmická dálnice k ledovým okrajům. Lá, lze začlenit do skalnatých a ledových těles ve formaci. Proces probíhá v měřítku srovnatelném s oběžnou dráhou Země na Sistema Solar.
Polární výtrysky se v pozorováních MIRI zdají úzké a rychlé. Širší a pomalejší Outflows odlétají z krmné zóny hvězdy.
Kontext v Nebulosa z Serpens
Nebulosa z Serpens je domovem tisíců aktivně se tvořících protohvězd. EC 53 integruje toto prostředí bohaté na plyn a prach. Oblast je 1300 světelných let od Terra a slouží jako přirozená laboratoř pro studium zrodu hvězd.
Disk EC 53 zůstává uzavřen v neprůhledném materiálu dalších přibližně 100 000 let. Colisões mezi prachovými zrny a balvany vytváří větší tělesa v průběhu milionů let.
Přístroje používané při pozorování
Near-Infrared Camera (NIRCam) pořídil první snímky EC 53 v roce 2024. Pohledy Essas zvýraznily rozptýlené větry a odražené světlo od disku. Šikmý bílý půlměsíc představuje sadu výtoků na obrázku.
MIRI poskytla střední infračervená spektra k identifikaci chemického složení. Kombinace přístrojů umožnila zmapovat přesné polohy silikátů před a během vzplanutí.
Mezinárodní tým a vydavatelství
Výzkumníci vedení Jeong-Eun Lee, z Universidade Nacional z Seul, analyzovali data. Coautores zahrnuje Doug Johnstone z Conselho Nacional z Pesquisa z Canadá a Joel Green z Space Telescope Science Institute. Studie se objevila v časopise Nature.
Tým zdůraznil schopnost Webb odhalit specifické minerály ve vesmíru. Zjištění Esses spojují procesy v mladých systémech se složením současného Sistema Solar.
Budoucí vývoj systému
Disk EC 53 se bude vyvíjet miliony let s neustálými kolizemi. Drobné Grãos se shlukují do kamenů a pozemských planet nebo plynných obrů. Zbylý materiál postupně uvolňuje pohled na střed.
Hvězda podobná Sol zůstane v jádru vyspělého planetárního systému. Krystaly Silicatos jsou distribuovány v celém prostředí, včetně periferních komet.