Το James Webb κατέγραψε τη γέννηση πλανητών – Η φωτογραφία που καθηλώνει

Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb της NASA/ESA/CSA παρουσιάζει αυτόν τον μήνα μια εντυπωσιακή εικόνα που αποκαλύπτει δύο νεογέννητα άστρα, πιθανώς συνοδευόμενα από πλανήτες σε πρώιμο στάδιο σχηματισμού. Η φωτογραφία αναδεικνύει τους πρωτοπλανητικούς δίσκους Tau 042021 (αριστερά) και Oph 163131 (δεξιά), γνωστούς και με τους καταλόγους 2MASS J04202144+2813491 και 2MASS J16313124-2426281 αντίστοιχα. Ο πρώτος βρίσκεται περίπου 450 έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό του Ταύρου, ενώ ο δεύτερος απέχει γύρω στα 480 έτη φωτός, στον Οφιούχο.

Οι πρωτοπλανητικοί δίσκοι σχηματίζονται γύρω από άστρα που μόλις έχουν γεννηθεί. Όταν ένα νέφος αερίου μέσα σε ένα μεγαλύτερο μοριακό σύννεφο καταρρεύσει για να δημιουργήσει ένα άστρο, το αχρησιμοποίητο αέριο και η σκόνη παραμένουν σε τροχιά γύρω του, σχηματίζοντας έναν παχύ δίσκο. Με την πάροδο του χρόνου, η σκόνη συγκρούεται και συμπυκνώνεται, δημιουργώντας τα πλανητοειδή που μπορούν να εξελιχθούν σε πλανήτες.

Τα σώματα που δεν καταφέρνουν να εξελιχθούν σε πλήρεις πλανήτες παραμένουν ως αστεροειδείς και κομήτες, ενώ το υπόλοιπο αέριο διασκορπίζεται από την ακτινοβολία του νεαρού άστρου μέσα σε δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, σηματοδοτώντας το τέλος του πρωτοπλανητικού δίσκου.

Έτσι εκτιμάται ότι σχηματίστηκε και το Ηλιακό μας Σύστημα, δημιουργώντας τους γνωστούς αστεροειδείς, κομήτες, γίγαντες αερίων και βραχώδεις πλανήτες. Παρατηρώντας άλλους πρωτοπλανητικούς δίσκους σε πρώιμα στάδια, οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα τη διαδικασία αυτή και να ερμηνεύσουν πώς διαμορφώνονται οι διαφορετικοί τύποι πλανητών στον Γαλαξία.

Η μοναδική οπτική των δίσκων

Κοινό χαρακτηριστικό των δύο αυτών αντικειμένων είναι ότι, από τη θέση παρατήρησης του Webb, φαίνονται από το πλάι, με την άκρη του δίσκου στραμμένη προς τη Γη. Έτσι, το έντονο φως του κεντρικού άστρου εμποδίζεται, επιτρέποντας την παρατήρηση της λεπτής σκόνης που υψώνεται πάνω και κάτω από τον δίσκο, φωτισμένης από το ανακλώμενο φως του άστρου.

Το αποτέλεσμα είναι όχι μόνο αισθητικά εντυπωσιακό – με εικόνες που θυμίζουν πολύχρωμους σβούρους στο διάστημα – αλλά και επιστημονικά πολύτιμο. Η κατανομή της σκόνης μέσα και γύρω από τον δίσκο επηρεάζει καθοριστικά το πού και πώς μπορούν να σχηματιστούν νέοι πλανήτες.

Η συμβολή των τηλεσκοπίων Webb, Hubble και ALMA

Οι εικόνες προέκυψαν από δεδομένα των οργάνων NIRCam και MIRI του Webb, στο πλαίσιο του προγράμματος #2562 (PI F. Ménard, K. Stapelfeldt). Χάρη στην ευρεία υπέρυθρη ευαισθησία τους, το τηλεσκόπιο μπορεί να ανιχνεύει κόκκους σκόνης διαφορετικών μεγεθών μέσα στον δίσκο. Οι κόκκινες, πορτοκαλί και πράσινες αποχρώσεις αντιστοιχούν σε διάφορα μεγέθη σωματιδίων και μορίων, όπως υδρογόνο (H₂), μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (PAHs).

Παράλληλα, στις εικόνες έχει ενσωματωθεί και οπτικό φως από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, που αντανακλάται από τη λεπτή σκόνη γύρω από τα άστρα. Στην περίπτωση του Oph 163131, υπάρχουν επιπλέον δεδομένα από το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Ενώ τα Hubble και Webb καταγράφουν μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης με μέγεθος λίγων μικρομέτρων, το ALMA ανιχνεύει μεγαλύτερους κόκκους περίπου ενός χιλιοστού, συγκεντρωμένους στο κεντρικό επίπεδο του δίσκου.

Αυτές οι συνθήκες θεωρούνται κατάλληλες για τη συνεχή ανάπτυξη των κόκκων και τη δημιουργία πλανητών. Μάλιστα, τα δεδομένα του ALMA για το Oph 163131 δείχνουν ένα κενό στο εσωτερικό του δίσκου, πιθανό σημάδι ότι ένας νέος πλανήτης έχει ήδη αρχίσει να σχηματίζεται, καθαρίζοντας τη σκόνη γύρω του.