Космический телескоп Джеймс Уэбб сделал первый в истории снимок протопланетного диска

За последние несколько десятилетий астрономы обнаружили тысячи экзопланет, разбросанных по всему космосу. Все эти миры, от крупнейших газовых гигантов до крошечных каменистых планет, возникли из облака пыли и газа, вращающегося вокруг молодой звезды. Процесс формирования таких облаков на данный момент является предметом пристального астрономического изучения. Здесь на помощь астрономам пришел космический телескоп имени Джеймса Уэбба, который обладает уникальными способностями для их изучения. Исследователи из Стюардской обсерватории Университета Аризоны с помощью нового телескопа получили самое детальное представление о звездных яслях, в которых рождаются новые звезды и планеты. Благодаря предыдущим наблюдениям за молодыми звездными системами были выявлены основные закономерности: газовые облака сжимаются в плотные сгустки, которые со временем превращаются в звезды, способные к термоядерному синтезу. Оставшийся в системе материал становится вращающимся протопланетным диском, в котором крошечные элементы набирают массу, превращаясь в гальку, планетообразования и, в конечном итоге, в планеты. Особенности этого процесса до сих пор остаются загадкой, поскольку он происходит в коконе из пыли и газа, блокирующем четкое наблюдение для большинства инструментов.

"Уэбб" идеально подходит для этой работы не только благодаря зеркалу, превосходящему зеркало Хаббла в 6,5 раз, но и потому, что его инструменты работают в инфракрасном диапазоне. На этих длинах волн можно заглянуть сквозь газовую оболочку, скрывающую происходящее в молодых солнечных системах. Чтобы проверить возможности "Уэбба" в изучении протопланетных дисков, команда астрономов направила его на несколько хорошо изученных протозвезд, включая HL Tauri (также называемую HL Tau). Предыдущие наблюдения с помощью радиообсерватории ALMA и других инструментов выявили разрывы в диске, которые могут указывать на формирующиеся протопланеты, выгребающие всю пыль на своем пути.

Планетарная система HL Tau с контурами разрывов, обнаруженными обсерваторией ALMA, и потоками материи, устремляющимися к звезде (оранжевый цвет), запечатленными "Уэббом".

Сообщается, что команда ученых Университета Аризоны была впечатлена уровнем детализации изображений "Уэбба". Однако обсерватории все равно не удалось разглядеть предполагаемые экзопланеты. По большому счету, HL Tau находится не так уж и далеко от нас, протозвезда находится в звездообразующем регионе Тельца, примерно в 457 световых годах от Земли.

В одном из недавно опубликованных исследований проекта отмечается, что основной инструмент обсерватории NIRCam, вероятно, не видит достаточно глубоко в инфракрасном диапазоне, чтобы уловить слабое свечение экзопланет на фоне пылевого облака. В то же время инструмент "Уэбба" MIRI, работающий на более длинных волнах, не обладает нужным угловым разрешением. «Ни один современный инструмент не обладает разрешением и диапазоном длин волн, необходимыми для такого наблюдения», — говорится в исследовании.

Хотя "Уэбб" и не может разглядеть формирующиеся протопланеты, он способен разглядеть далекие миры, где планетарные системы уже сформировались и стабилизировались. Команда была удивлена, увидев некоторые детали протозвездной оболочки — сложного потока пыли и газа, окружающего саму звезду. Материя стремится внутрь, к звезде, увеличивая ее массу и обеспечивая топливом для горения. «Мы наблюдаем крайне сложную и динамичную систему с "потоками", питающими материал из внешней оболочки во внутренние области диска, где, как мы ожидаем, формируются планеты», — сказал руководитель исследования Джаррон Лейзенринг.

Эти данные помогут ученым расширить представление о том, как возникли планеты, но "Уэбб" к сожалению не раскроет все тайны этого процесса. Возможно, потребуется еще одно поколение космических телескопов, прежде чем мы сможем изучить самые ранние фазы формирования планет.