JWST nalezl prekurzory života v extrémních hvězdných prostředích

Pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba astronomové objevili vodu a organické molekuly v planetárním disku kolem mladé hvězdy v extrémním prostředí, což odhalilo, že planety podobné Zemi se mohou tvořit i za drsných podmínek. Planety jako naše Země, včetně planet s vodou, by se mohly tvořit i v těch nejdrsnějších známých hvězdotvorných prostředích, prosáklých tvrdým UV světlem z masivních hvězd. To je hlavní výsledek analýz nových pozorování takového prostředí vesmírným dalekohledem Jamese Webba (JWST). Pozorování jsou první svého druhu – před JWST nebyl tento druh podrobného pozorování možný. To je dobrá zpráva pro planety podobné Zemi a pro život ve vesmíru: existuje velká rozmanitost prostředí, ve kterých se takové planety mohou tvořit.

Výsledky byly nyní zveřejněny v časopise Astrophysical Journal Letters.

Molekuly vody a uhlíku byly objeveny v disku plynu a prachu obklopujícího mladou hvězdu slunečního typu, která se nachází v jednom z nejextrémnějších prostředí v naší Galaxii. V těchto discích se tvoří planety kolem rodících se hvězd. Tým astronomů vedený Maríou C. Ramírez-Tannus z Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) využil vesmírný dalekohled Jamese Webba k nahlédnutí do vnitřní oblasti disku, kde se očekávají planety podobné naší Zemi, takzvané terestrické planety, s řídkou atmosférou obklopující planetu vytvořenou z horniny.

Disk, který astronomové nazývají XUE-1, je vystaven intenzivnímu ultrafialovému záření blízkých horkých hmotných hvězd. Přesto i v tomto drsném prostředí pozorování detekovala vodu i jednoduché organické molekuly. Ramírez-Tannus říká: „Tento výsledek je nečekaný a vzrušující! Ukazuje, že existují příznivé podmínky pro vznik planet podobných Zemi a ingrediencí pro život i v těch nejdrsnějších prostředích v naší Galaxii.“

Bezprecedentní detaily v masivních hvězdotvorných oblastech

Nová pozorování jsou první svého druhu. Předchozí podrobná pozorování disků tvořících planety byla omezena na blízké oblasti formování hvězd, které neobsahují žádné hmotné hvězdy. Oblasti vzniku masivních hvězd jsou zcela odlišné: vzniká zde mnoho hvězd zhruba ve stejnou dobu, včetně některých vzácných, ale extrémně silných velmi hmotných hvězd. Během „zlatého věku“ formování hvězd ve vesmíru, asi před 10 miliardami let, se většina hvězd tvořila v masivních kupách. Celkově se více než polovina všech hvězd v našem vesmíru – včetně našeho Slunce – zrodila v masivních hvězdotvorných oblastech spolu s jejich planetami. Přesto nebylo nic známo o vlivu tak drsného prostředí na vnitřní oblasti disků, kde se očekává vznik pozemských planet.

Masivní hvězdy jsou velmi jasné a vydávají velké množství vysokoenergetického UV záření. Jejich přítomnost způsobuje v jejich blízkosti značný rozruch. Bylo otevřenou otázkou, zda by to běžně narušovalo formování planet podobných Zemi kolem hvězd podobných Slunci – což by odsunulo planety podobné Zemi na vedlejší kolej v tak masivních kupách, které sice nejsou nemožné, ale velmi vzácné. Existovaly věrohodné argumenty, že by tomu tak mohlo být. Například UV záření z masivních hvězd rozptyluje plyn ve vnějších částech disku, což inhibuje růst a unášení prachových částic, které jsou stavebními kameny planet podobných Zemi (a také jader obřích planet, jako je Jupiter nebo Saturn). To by mohlo mít šanci na vznik planet podobných Zemi.

Doposud pozorování nepomohla odpovědět na tuto otázku. V dnešním vesmíru jsou masivní hvězdotvorné oblasti vzácné a dokonce i ty nejbližší jsou daleko. Až donedávna neexistoval způsob, jak pozorovat malé disky kolem hvězd podobných Slunci v jakýchkoliv detailech. Těch několik planetotvorných disků, které byly dostatečně blízko na to, aby je bylo možné podrobně pozorovat, se všechny nacházejí v klidném prostředí, bez intenzivního UV záření z hmotných hvězd, a tudíž k zodpovězení otázky nejsou užitečné.

Snímání vnitřních disků pomocí JWST

To se změnilo s příchodem JWST. Když se teleskop stal dostupným pro vědecká pozorování, spolupráce Ramírez-Tannus a XUE (eXtreme UV environments) byla úspěšně aplikována na pozorování NGC 6357. Ve vzdálenosti 5500 světelných let od Země jde o jeden z nejbližších regionů formování masivních hvězd. Je to také nejslibnější pozorovací cíl pro zodpovězení otázky vnitřního disku: NGC 6357 obsahuje více než deset svítících hvězd o vysoké hmotnosti, což zajišťuje, že některé z disků tvořících planety viditelné v oblasti byly po většinu času vystaveny intenzivnímu UV záření. Rozmanitost je důležitým faktorem: Oblast obsahuje různé disky, z nichž některé byly vystaveny záření více, jiné méně.

„Pokud intenzivní záření omezuje podmínky pro tvorbu planet ve vnitřních oblastech protoplanetárních disků, měli bychom tento efekt pozorovat u NGC 6357,“ říká Arjan Bik ze Stockholmské univerzity, spoluřešitel spolupráce XUE a druhý autor příspěvku.

Pozorování, která astronomové provedli, zaznamenávají spektra: duhové rozklady světla, které umožňují odhady přítomnosti specifických molekul v pozorované oblasti. Ke svému překvapení Ramírez-Tannus a její kolegové zjistili, že pokud jde o přítomnost (a vlastnosti) klíčových molekul, alespoň jeden z vnitřních disků v NGC 6357, konkrétně XUE-1, se zásadně neliší od svých protějšků v oblastech tvorby hvězd s nízkou hmotností.

Silikáty, voda a další molekuly v drsném prostředí

„Našli jsme hojnost vody, oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého, kyanovodíku a acetylenu v nejvnitřnějších oblastech XUE-1,“ říká Ramírez-Tannus. „To poskytuje cenná vodítka o pravděpodobném složení původní atmosféry výsledných terestrických planet.“ Vědci také našli silikátový prach v podobných množstvích jako v oblastech s nízkou hmotností formování hvězd. Je to poprvé, co byly takové molekuly detekovány za extrémních podmínek.

Pozorování jsou dobrou zprávou pro planety podobné Zemi a pro život ve vesmíru: Zdá se, že vnitřní oblasti protoplanetárních disků kolem hvězd podobných Slunci, které se nacházejí v některém z nejdrsnějších prostředí pro tvorbu hvězd, jsou stejně schopné tvořit Zemi podobné, kamenné planety jako jejich nízkohmotné protějšky. Poskytují dokonce dostatek vody, nezbytnou složku pro život, jak jej známe. Zda se to přenáší na výrazně velký počet planet podobných Zemi narozených v takových prostředích, není něco, co vědci mohou zjistit z pohledu na jediný disk. Spolupráce XUE posouvá jejich pozorování dále: s průzkumem JWST 14 dalších disků v různých částech NGC 6357, který by měl poskytnout dlouhou cestu k vyřešení této důležité otázky.

Zdroj: https://scitechdaily.com/jwst-unlocks-cosmic-mystery-lifes-precursors-found-in-extreme-stellar-environments/

autor: František Martinek