Το Telescópio Espacial James Webb της NASA απέκτησε πειστικά στοιχεία σχετικά με το σχηματισμό κρυσταλλικών πυριτικών σε πρωτοπλανητικούς δίσκους. Το Observações από το όργανο MIRI αναγνώρισε αυτούς τους κρυστάλλους στην καυτή εσωτερική περιοχή γύρω από τον πρωτοάστρο EC 53, που βρίσκεται στο Nebulosa του Serpens, περίπου 1.300 έτη φωτός από το Terra. Τα δεδομένα, που συλλέχθηκαν κατά τις φάσεις της δραστηριότητας του αστεριού, δείχνουν ότι ισχυρές εκροές μεταφέρουν υλικά στις ψυχρές άκρες του δίσκου.
Αυτή η ανακάλυψη λύνει ένα παλιό αίνιγμα σχετικά με την παρουσία κρυσταλλικών πυριτικών σε κομήτες Sistema Solar, οι οποίοι κατοικούν σε υπερψυχρές περιοχές όπως το Cinturão του Kuiper και το Nuvem του Oort. Οι κρύσταλλοι απαιτούν υψηλές θερμοκρασίες για να σχηματιστούν, πάνω από 900 K, κάτι που δεν εμφανίζεται σε εξωτερικές περιοχές. Οι παρατηρήσεις του Webb δείχνουν ότι η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό μέρος του δίσκου, ισοδύναμη με την απόσταση μεταξύ Sol και Terra σε ώριμα συστήματα.
Το Protostar EC 53 περνά από προβλέψιμους κύκλους εκρήξεων προσαύξησης κάθε 18 μήνες, που διαρκούν περίπου 100 ημέρες. Κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων, το αστέρι καταναλώνει γρήγορα αέριο και σκόνη, δημιουργώντας πίδακες και ανέμους που εκτοξεύουν τα νεοσχηματισμένα πυριτικά άλατα. Η δυναμική Essa επιτρέπει στους κρυστάλλους να φτάσουν σε μακρινές περιοχές, όπου μπορούν να ενσωματωθούν σε παγωμένα σώματα όπως οι κομήτες.
Αναλυτικές παρατηρήσεις με το όργανο MIRI
Το όργανο Mid-Infrared Instrument (MIRI) στο James Webb κατέλαβε λεπτομερή φάσματα δύο φάσεων του πρωτοάστρου EC 53. Τα δεδομένα Esses αποκάλυψαν την ειδική παρουσία ορυκτών όπως ο φορστερίτης και ο ενστατίτης στη σκόνη κοντά στο αστέρι. Η ανάλυση χαρτογράφησε τις αλλαγές κατά τη διάρκεια της περιόδου ησυχίας και της ενεργού έκρηξης.
Τα φάσματα έδειξαν ότι κρυσταλλικά πυριτικά σχηματίζονται αποκλειστικά στην εσωτερική ζώνη του δίσκου. Το ισχυρό Ventos, που προέρχεται από αυτήν την περιοχή, λειτουργεί ως αποτελεσματικός μηχανισμός μεταφοράς για μικροσκοπικά σωματίδια.
Κύκλος δραστηριότητας του protostar EC 53
Το EC 53 protostar διαθέτει τακτικά ξεσπάσματα, μελετημένα για δεκαετίες από διεθνείς ομάδες. Ο κύκλος Cada διαρκεί περίπου 100 ημέρες και εμφανίζεται σε διαστήματα 18 μηνών. Φάση Nessa, η προσαύξηση επιταχύνει και εκτοξεύει υλικό σε πολικούς πίδακες υψηλής ταχύτητας.
Οι πιο αργές εκροές, που προέρχονται από την εσωτερική περιοχή του δίσκου, μεταφέρουν τα νεοσχηματισμένα κρυσταλλικά πυριτικά. Η εκτόξευση Essa κατευθύνει τους κρυστάλλους στα ψυχρά άκρα, όπου οι συνθήκες επιτρέπουν τον μελλοντικό σχηματισμό κομήτη.
Εντοπίστηκαν τύποι πυριτικών αλάτων
Οι παρατηρήσεις του Webb επιβεβαίωσαν κοινά ορυκτά στο Terra μεταξύ των κρυσταλλικών πυριτικών αλάτων. Τα κυριότερα περιλαμβάνουν:
- Forsterite, ένα πλούσιο σε μαγνήσιο πυριτικό άλας που βρίσκεται συχνά σε επίγεια πετρώματα.
- Ενστατίτης, ένα άλλο πυριτικό ορυκτό που υπάρχει στους μετεωρίτες και στον πλανητικό φλοιό.
- Σωματίδια μικρότερα από κόκκους άμμου, που σχηματίζονται σε υψηλές θερμοκρασίες.
Αυτές οι ενώσεις αντιπροσωπεύουν βασικά συστατικά για βραχώδεις πλανήτες. Η ανίχνευση Sua στο EC 53 ενισχύει τα μοντέλα σχηματισμού πλανητών σε νεαρούς δίσκους.
Μηχανισμός μεταφοράς δίσκου
Οι απεικονίσεις που βασίζονται στα δεδομένα δείχνουν το μισό του πρωτοπλανητικού δίσκου του EC 53. Το περιοδικό Outbursts παράγει κρυσταλλικά πυριτικά στη θερμή κεντρική περιοχή. Το Ventos και οι πίδακες κατευθύνουν τα σωματίδια προς τα πάνω και προς τα έξω.
Οι κρύσταλλοι ταξιδεύουν σαν κοσμικός αυτοκινητόδρομος στις παγωμένες άκρες. Lá, μπορεί να ενσωματωθεί σε βραχώδη και παγωμένα σώματα σε σχηματισμό. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε κλίμακα συγκρίσιμη με την τροχιά της Γης στο Sistema Solar.
Οι πολικοί πίδακες εμφανίζονται στενοί και γρήγοροι στις παρατηρήσεις MIRI. Πιο ευρύ και πιο αργό Outflows αναχωρούν από τη ζώνη τροφοδοσίας του αστεριού.
Περιεχόμενο σε Nebulosa από Serpens
Το Nebulosa του Serpens φιλοξενεί χιλιάδες πρωτοαστέρες που σχηματίζονται ενεργά. Το EC 53 ενσωματώνει αυτό το περιβάλλον πλούσιο σε αέριο και σκόνη. Η περιοχή απέχει 1.300 έτη φωτός από το Terra και χρησιμεύει ως φυσικό εργαστήριο για μελέτες γέννησης αστεριών.
Ο δίσκος EC 53 παραμένει εγκλεισμένος σε αδιαφανές υλικό για άλλα περίπου 100.000 χρόνια. Το Colisões ανάμεσα σε κόκκους σκόνης και ογκόλιθους χτίζει μεγαλύτερα σώματα για εκατομμύρια χρόνια.
Όργανα που χρησιμοποιούνται στις παρατηρήσεις
Το Near-Infrared Camera (NIRCam) κατέγραψε αρχικές εικόνες του EC 53 το 2024. Οι προβολές Essas επισήμαναν διάσπαρτους ανέμους και αντανακλούν το φως από το δίσκο. Ένα υπό γωνία λευκό μισό φεγγάρι αντιπροσωπεύει ένα σύνολο εκροών στην εικόνα.
Το MIRI παρείχε φάσματα μεσαίου υπέρυθρου για την αναγνώριση χημικών συνθέσεων. Ο συνδυασμός οργάνων κατέστησε δυνατή τη χαρτογράφηση των ακριβών θέσεων των πυριτικών αλάτων πριν και κατά τη διάρκεια των εκρήξεων.
Διεθνής ομάδα και εκδόσεις
Ερευνητές με επικεφαλής τον Jeong-Eun Lee, του Universidade Nacional του Seul, ανέλυσαν τα δεδομένα. Το Coautores περιλαμβάνει το Doug Johnstone, από το Conselho Nacional από το Pesquisa από το Canadá και το Joel Green, από το Space Telescope Science Institute. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature.
Η ομάδα τόνισε την ικανότητα του Webb να αποκαλύπτει συγκεκριμένα ορυκτά στο διάστημα. Τα ευρήματα Esses συνδέουν διαδικασίες σε νέα συστήματα με τη σύνθεση του τρέχοντος Sistema Solar.
Μελλοντική εξέλιξη του συστήματος
Ο δίσκος του EC 53 θα εξελίσσεται σε εκατομμύρια χρόνια με συνεχείς συγκρούσεις. Το μικροσκοπικό Grãos συσσωματώνεται σε βράχους και επίγειους πλανήτες ή γίγαντες αερίων. Το υπόλοιπο υλικό καθαρίζει σταδιακά τη θέα του κέντρου.
Ένα αστέρι παρόμοιο με το Sol θα παραμείνει στον πυρήνα ενός ώριμου πλανητικού συστήματος. Οι κρύσταλλοι Silicatos κατανέμονται σε όλο το περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένων των περιφερειακών κομητών.
