Телескоп Webb показує пилові залишки формування планет, яких ніколи не бачили раніше

Не так вже й далеко в космічному відношенні пилові залишки формування планет оточують червону карликову зірку AU Mic. Спричинені розбиттям малих твердих об’єктів, які називаються планетезималями, ці залишки оточують маленьку зірку у величезному диску уламків. Тепер Вебб надає вченим докладні, ніколи раніше не бачені види запорошеного диска AU Mic в інфрачервоному світлі, включаючи область, дуже близьку до зірки. Ці зображення пропонують підказки до складу диска уламків та історії зоряної системи.

Незважаючи на те, що зображення диска має велике значення, кінцевою метою команди є пошук планет-гігантів на широких орбітах, подібних до газових і крижаних гігантів нашої Сонячної системи. Заглиблюючись у нові, незвідані території прямого зображення навколо зірок малої маси, ця робота наближає їх на один величезний крок до досягнення цієї мети.

На цих коронографічних зображеннях диска навколо зірки AU Microscopii, зроблених камерою ближнього інфрачервоного діапазону Вебба (NIRCam), показані стрілки компаса, масштабна шкала та колірний ключ для довідки.

Стрілки компаса на північ і схід показують орієнтацію зображення на небі. Зауважте, що співвідношення між північчю та сходом на небі (як видно знизу) перевернуто відносно стрілок напрямку на карті землі (як видно згори).

Масштабна шкала позначається в астрономічних одиницях, або AU, що є середньою відстанню між Землею та Сонцем. Поле зору, показане на цьому зображенні, становить приблизно 100 астрономічних одиниць.

На цьому зображенні показано невидимі довжини хвиль ближнього інфрачервоного та середнього інфрачервоного діапазонів, які були переведені у кольори видимого світла. Кольоровий ключ показує, які фільтри NIRCam використовувалися під час збору світла. Колір назви кожного фільтра — це колір видимого світла, який використовується для представлення інфрачервоного світла, яке проходить через цей фільтр.

Космічний телескоп NASA імені Джеймса Вебба сфотографував внутрішню роботу пилового диска, що оточує сусідню червону карликову зірку. Ці спостереження являють собою перший випадок, коли раніше відомий диск був зображений на цих інфрачервоних довжинах хвиль світла. Вони також дають підказки щодо складу диска.

Зоряна система, про яку йде мова, AU Microscopii або AU Mic, розташована на відстані 32 світлових років від нас у південному сузір’ї Мікроскопа. Йому приблизно 23 мільйони років, тобто формування планети закінчилося, оскільки цей процес зазвичай займає менше ніж 10 мільйонів років. Зірка має дві відомі планети, відкриті іншими телескопами. Пиловий уламковий диск, який залишився, є результатом зіткнень між залишками планетезималей – більш масивного еквівалента пилу в нашій Сонячній системі, який створює явище, відоме як зодіакальне світло.

«Уламковий диск постійно поповнюється зіткненнями планетезималей. Вивчаючи його, ми отримуємо унікальне вікно в недавню динамічну історію цієї системи», — сказав Келлен Лоусон з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA, провідний автор дослідження та член дослідницької групи, яка вивчала AU Mic.

«Ця система є одним із небагатьох прикладів молодої зірки з відомими екзопланетами та уламковим диском, який достатньо близький і досить яскравий, щоб цілісно досліджувати його за допомогою унікально потужних інструментів Вебба», — сказав Джош Шлідер з Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА. головний дослідник програми спостереження та співавтор дослідження.

Команда використовувала ближню інфрачервону камеру Вебба (NIRCam) для вивчення AU Mic. За допомогою коронографа NIRCam, який блокує інтенсивне світло центральної зірки, вони змогли вивчити область дуже близько до зірки. Зображення NIRCam дозволили дослідникам відстежити диск на відстані 5 астрономічних одиниць (460 мільйонів миль) — еквівалент орбіти Юпітера в нашій Сонячній системі.

«Наш перший погляд на дані значно перевершив очікування. Це було детальніше, ніж ми очікували. Це було яскравіше, ніж ми очікували. Ми виявили диск ближче, ніж очікували. Ми сподіваємося, що, коли ми будемо копати глибше, буде ще кілька сюрпризів, яких ми не передбачали», — заявив Шлідер.

Програма спостережень отримала зображення на довжинах хвиль 3,56 і 4,44 мікрона. Команда виявила, що диск був яскравішим на короткій довжині хвилі або «блакитнішим», що, ймовірно, означало, що він містить багато дрібного пилу, який ефективніше розсіює короткі хвилі світла. Цей висновок узгоджується з результатами попередніх досліджень, які виявили, що тиск випромінювання від AU Mic — на відміну від більш масивних зірок — буде недостатньо сильним, щоб викинути дрібний пил із диска.

Хоча виявлення диска є важливим, кінцевою метою команди є пошук планет-гігантів на широких орбітах, подібних до Юпітера, Сатурна або крижаних гігантів нашої Сонячної системи. Такі світи дуже важко виявити навколо далеких зірок за допомогою методів транзиту або радіальної швидкості.

«Це перший випадок, коли ми справді маємо можливість безпосередньо спостерігати за планетами з широкими орбітами, які значно менші за масою, ніж Юпітер і Сатурн. Це дійсно нова, незвідана територія з точки зору прямого зображення навколо зірок малої маси», – пояснив Лоусон.