Astronomowie zaobserwowali narodziny układu planetarnego

Międzynarodowy zespół naukowców zaobserwował moment, w którym wokół jednej z gwiazd zaczęły powstawać planety, a dokładniej – materiał do ich budowy. Wykorzystano Teleskop Webba oraz sieć radioteleskopów ALMA. O odkryciu poinformowało Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), wyniki opublikowano w „Nature”.

Narodziny układu planetarnego

.„Po raz pierwszy zidentyfikowaliśmy najwcześniejszy moment, w którym rozpoczyna się powstawanie planet wokół gwiazdy innej niż Słońce” – wskazała Melissa McClure, profesor na Uniwersytecie w Lejdzie w Holandii, pierwsza autorka artykułu opublikowanego w środę w „Nature”, cytowana w materiałach prasowych.

Naukowcy zbadali system protoplanetarny rodzący się wokół HOPS-315, która jest protogwiazdą (bardzo wczesny etap ewolucji gwiazdy), oddaloną od nas o 1300 lat świetlnych. Wokół takich bardzo młodych gwiazd astronomowie często obserwują dyski złożone z pyłu i gazu, tzw. dyski protoplanetarne, a czasami nawet niedawno narodzone w nich planety. Jednak do tej pory nie sięgnięto do aż tak wczesnego etapu, jak w przypadku HOPS-315.

O historii Układu Słonecznego możemy dowiedzieć się m.in. dzięki badaniu meteorytów. Naukowcy badają pierwotny materiał skalny w nich zawarty, aby określić czas, kiedy zaczął się formować Układ Słoneczny. W tego typu meteorytach znajdują się krystaliczne minerały z tlenkiem krzemu (SiO), które mogą kondensować w ekstremalnie wysokich temperaturach, występujących w dyskach protoplanetarnych. Potem, wraz z upływem czasu, te małe drobiny w stanie stałym łączą się ze sobą, rośnie ich wielkość i masa, tworzą się tzw. planetozymale (ciała podobne do planetoid), z których potem powstają planety.

Materiał do budowy planet

.W przypadku Układu Słonecznego pierwsze planetozymale o kilometrowych rozmiarach powstały krótko po kondensacji minerałów krzemianowych. W nowych obserwacjach dysku wokół gwiazdy HOPS-315 znaleziono dowód, że minerały te zaczęły właśnie kondensować. Tlenek krzemu występuje w dysku zarówno w stanie gazowym, jak i w stanie stałym w minerałach, co sugeruje, że obserwujemy właśnie początek krzepnięcia ziaren, z których potem powstaną planety.

Minerały te najpierw zidentyfikowano przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Następnie astronomowie użyli zespołu radioteleskopów Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), aby określić, gdzie dokładnie znajdują się minerały. Udało się ustalić, iż sygnatury (linie absorpcyjne) od tlenku krzemu pochodzą z obszaru w dysku wokół gwiazdy odpowiadającego pasowi planetoid w Układzie Słonecznym. Dzięki temu, badając układ HOPS-315 będzie można też dowiedzieć się więcej o początkach naszego układu planetarnego.

Teleskop Webba to misja NASA, przeprowadzana wspólnie z Europejską Agencją Kosmiczną oraz Kanadyjską Agencją Kosmiczną. Z kolei ALMA to globalny projekt, w który zaangażowane są Europa, Ameryka Północna i Azja Wschodnia. Europę (w tym Polskę) reprezentuje w nim Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO). Teleskopy ALMA znajdują się na pustyni Atakama w Chile.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy” – cały artykuł [LINK]

PAP/eg