У новорожденных планет существует строгий космический срок: «Джеймс Уэбб» продемонстрировал, как звездные ветры беспощадно уносят строительный материал.
Планеты формируются не на голом месте. Вокруг молодых звезд вращаются диски из газа и пыли, из которых постепенно образуются новые миры. Однако у этого строительного материала есть неприятная особенность: со временем он безвозвратно уходит в космос.
Новое исследование с участием космического телескопа «Джеймс Уэбб» показало, что исчезновение газа происходит поэтапно. Астрономы под руководством Намана Баджая из Университета Аризоны изучили архивные наблюдения 72 молодых звезд, схожих с Солнцем, находящихся на разных стадиях раннего развития. Результаты были опубликованы в The Astronomical Journal.
Основной вывод можно сформулировать в простых словах: планетам необходимо строиться до того, как у них из-под носа унесут строительные материалы. Это особенно важно для газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, которым требуется большое количество газа для формирования массивных атмосфер.
В первые миллионы лет существования нашей Солнечной системы вокруг молодого Солнца также был плотный протопланетный диск. По данным исследования, газа в нем было примерно в 100 раз больше, чем пыли. Большая часть этого газа со временем бесследно «исчезла».
Сначала магнитный ветер, потом космический «фен»
Исследователи проследили два компонента утечки вещества: молекулярный водород и ионизированный неон. Чувствительность MIRI — инструмента среднего инфракрасного диапазона «Уэбба» — позволила различить широкие ветры из молекулярного водорода и более быстрые потоки, связанные с неоном.
У самых молодых систем, где вещество еще активно падает на звезду, наблюдаются мощные струи и широкие ветры, состоящие из молекулярного и атомарного газа. По модели ученых, магнитные поля способствуют выталкиванию вещества из диска: газ движется вдоль силовых линий, унося с собой массу и угловой момент.
По мере «взросления» системы ситуация меняется. Струи становятся слабее, а главную роль начинают играть атомарные ветры. Кроме того, усиливается фотоиспарение: высокоэнергетическое излучение молодой звезды проникает сквозь постепенно истончающийся диск, нагревает газ, и тот покидает место формирования будущих планет.