Dengan menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb, para astronom menemukan air dan molekul organik dalam piringan pembentuk planet di sekitar bintang muda dalam lingkungan ekstrem, sehingga mengungkap bahwa planet mirip Bumi dapat terbentuk bahkan dalam kondisi yang keras. (Konsep artis.) Kredit: SciTechDaily.com
Planet-planet seperti Bumi kita, termasuk planet yang memiliki air, dapat terbentuk bahkan di lingkungan pembentukan bintang yang paling keras sekalipun, yang basah kuyup oleh sinar UV keras dari bintang-bintang masif. Itulah hasil utama analisis pengamatan baru terhadap lingkungan seperti itu Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST). Observasi ini merupakan yang pertama – sebelum JWST, observasi mendetail seperti ini belum mungkin dilakukan. Ini adalah kabar baik bagi planet-planet mirip Bumi, dan bagi kehidupan di alam semesta: terdapat berbagai macam lingkungan di mana planet-planet tersebut dapat terbentuk. Hasilnya kini telah dipublikasikan di Surat Jurnal Astrofisika.
Molekul yang mengandung air dan karbon telah ditemukan di piringan gas dan debu yang mengelilingi bintang muda tipe matahari, yang terletak di salah satu lingkungan paling ekstrem di Galaksi kita. Cakram semacam itu adalah tempat terbentuknya planet-planet di sekitar bintang-bintang yang baru lahir. Sebuah tim astronom yang dipimpin oleh María C. Ramírez-Tannus di Institut Astronomi Max Planck (MPIA) memanfaatkan Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk mengintip ke wilayah dalam piringan tersebut, yang merupakan tempat diperkirakan terdapatnya planet-planet yang mirip dengan Bumi kita. membentuk: yang disebut planet kebumian, dengan atmosfer tipis menutupi planet yang terbuat dari batuan.
Cakram tersebut, yang oleh para astronom disebut XUE-1, terkena radiasi ultraviolet yang intens dari bintang-bintang masif dan panas di dekatnya. Namun bahkan di lingkungan yang keras ini, pengamatan mendeteksi air dan molekul organik sederhana. Ramírez-Tannus berkata: “Hasil ini tidak terduga dan menarik! Hal ini menunjukkan bahwa terdapat kondisi yang menguntungkan untuk membentuk planet mirip Bumi dan bahan-bahan yang mendukung kehidupan bahkan di lingkungan paling keras di Galaksi kita.”
Kesan seniman tentang wilayah pembentuk bintang yang sangat besar, dengan piringan pembentuk planet XUE-1 di latar depan. Wilayah tersebut basah kuyup oleh sinar UV dari bintang masif, salah satunya terlihat di pojok kiri atas. Struktur di dekat piringan tersebut mewakili molekul dan debu yang ditemukan para peneliti dalam pengamatan baru mereka. Kredit: © Maria Cristina Fortuna (www.mariacristinafortuna.com)
Detail yang Belum Pernah Ada Sebelumnya di Kawasan Pembentuk Bintang Masif
Pengamatan baru ini adalah yang pertama dari jenisnya. Pengamatan rinci sebelumnya terhadap piringan pembentuk planet terbatas pada wilayah pembentukan bintang terdekat yang tidak mengandung bintang masif. Daerah pembentuk bintang masif sangatlah berbeda: di sana, banyak bintang terbentuk pada waktu yang hampir bersamaan, termasuk beberapa bintang masif yang langka namun sangat kuat. Selama ‘masa keemasan’ pembentukan bintang di alam semesta, sekitar 10 miliar tahun yang lalu, sebagian besar pembentukan bintang terjadi dalam gugus yang sangat besar. Secara keseluruhan, lebih dari separuh bintang di alam semesta kita – termasuk Matahari kita – lahir di wilayah pembentuk bintang yang sangat besar, bersama dengan planetnya. Namun belum ada yang diketahui mengenai dampak lingkungan yang keras terhadap wilayah dalam piringan, tempat planet kebumian diperkirakan akan terbentuk.
Bintang-bintang masif memiliki kecerahan yang sangat besar, sehingga mengeluarkan radiasi UV berenergi tinggi dalam jumlah besar. Kehadiran mereka menyebabkan gangguan besar di sekitar mereka. Masih menjadi pertanyaan apakah gangguan tersebut akan secara rutin mengganggu pembentukan planet-planet mirip Bumi di sekitar bintang-bintang mirip Matahari – yang akan mengesampingkan planet-planet mirip Bumi dalam gugusan masif, yang bukan tidak mungkin terbentuk, namun sangat jarang terjadi. Ada argumen yang masuk akal bahwa hal ini bisa terjadi. Misalnya, radiasi UV dari bintang masif menyebarkan gas di bagian luar piringan, sehingga menghambat pertumbuhan dan pergerakan partikel debu ke dalam yang merupakan bahan penyusun planet mirip Bumi (dan juga inti planet raksasa mirip Bumi). Jupiter atau Saturnus). Hal ini mungkin akan menghambat terbentuknya planet mirip Bumi.
Hingga saat ini, observasi tidak membantu menjawab pertanyaan ini. Di alam semesta saat ini, wilayah pembentuk bintang masif jarang terjadi, dan bahkan wilayah terdekat pun letaknya jauh. Hingga saat ini, belum ada cara untuk mengamati piringan kecil di sekitar bintang mirip matahari secara detail. Beberapa piringan pembentuk planet itu adalah cukup dekat untuk diamati secara mendetail, semuanya terletak di lingkungan yang tenang, tanpa radiasi UV yang intens dari bintang masif, sehingga tidak ada gunanya menjawab pertanyaan tersebut.
Logo kolaborasi XUE (kependekan dari “eXtreme UV environment”) menunjukkan Xué, dewa Matahari dalam budaya Muisca. Suku Muiska adalah masyarakat adat yang tinggal di pusat negara asal Ramírez-Tannus, Kolombia. Logo ini didasarkan pada seni cadas yang ditemukan di dekat Bogotá. Kredit: © kolaborasi XUE
Menyelidiki Disk Bagian Dalam Dengan JWST
Hal ini berubah dengan munculnya JWST. Ketika teleskop tersedia untuk pengamatan sains, kolaborasi Ramírez-Tannus dan XUE (eXtreme UV environment), berhasil diterapkan untuk mengamati NGC 6357. Pada jarak 5.500 tahun cahaya dari Bumi, ini adalah salah satu bintang pembentuk bintang masif terdekat. wilayah. NGC 6357 juga merupakan target pengamatan yang paling menjanjikan untuk menjawab pertanyaan mengenai cakram bagian dalam: NGC 6357 berisi lebih dari sepuluh bintang bercahaya bermassa tinggi, sehingga memastikan bahwa sebagian besar cakram pembentuk planet yang terlihat di wilayah tersebut telah terkena radiasi UV yang intens. keberadaan mereka. Keanekaragaman merupakan faktor penting: Wilayah ini memiliki beragam cakram, beberapa di antaranya terpapar radiasi lebih banyak, sementara yang lain terkena radiasi lebih sedikit.
“Jika radiasi yang kuat menghambat kondisi pembentukan planet di wilayah dalam piringan protoplanet, maka kita akan melihat efeknya di NGC 6357,” kata Arjan Bik dari Universitas Stockholm, co-PI (penyelidik utama) kolaborasi XUE. dan penulis kedua makalah ini.
Pengamatan yang dilakukan para astronom mencatat spektrum: dekomposisi cahaya seperti pelangi yang memungkinkan perkiraan keberadaan molekul tertentu di wilayah yang diamati. Yang mengejutkan mereka, Ramírez-Tannus dan rekan-rekannya menemukan bahwa, jika menyangkut keberadaan (dan sifat) molekul kunci, setidaknya salah satu cakram bagian dalam di NGC 6357, yaitu XUE-1, tidak berbeda secara mendasar dari cakram-cakram lainnya. di daerah pembentukan bintang bermassa rendah.
Webb adalah observatorium utama pada dekade berikutnya, yang melayani ribuan astronom di seluruh dunia. Ia mempelajari setiap fase dalam sejarah Alam Semesta kita. Kredit: NASA
Silikat, Air, dan Molekul Lainnya di Lingkungan yang Keras
“Kami menemukan banyak air, karbon monoksida, karbon dioksida, hidrogen sianida, dan asetilena di wilayah terdalam XUE-1,” kata Ramírez-Tannus. “Ini memberikan petunjuk berharga tentang kemungkinan komposisi atmosfer awal yang dihasilkan oleh planet-planet terestrial.” Para peneliti juga menemukan debu silikat dalam jumlah yang sama seperti di daerah pembentukan bintang bermassa rendah. Ini adalah pertama kalinya molekul semacam itu terdeteksi dalam kondisi ekstrem seperti ini.
Pengamatan ini merupakan kabar baik bagi planet mirip Bumi, dan bagi kehidupan di alam semesta: Rupanya, wilayah dalam piringan protoplanet di sekitar bintang mirip Matahari yang terletak di lingkungan pembentukan bintang paling keras juga mampu membentuk planet mirip Bumi. , planet berbatu sebagai planet bermassa rendah. Mereka bahkan menyediakan air dalam jumlah melimpah, bahan penting bagi kehidupan yang kita kenal. Apakah hal ini berarti sejumlah besar planet mirip Bumi yang lahir di lingkungan seperti itu bukanlah sesuatu yang dapat diketahui oleh para peneliti hanya dengan melihat satu piringan saja. Kolaborasi XUE melakukan pengamatan mereka lebih jauh: dengan survei JWST terhadap 14 disk tambahan di berbagai bagian NGC 6357 yang akan membantu menjawab pertanyaan penting tersebut.
Referensi: “XUE: Inventarisasi Molekuler di Wilayah Dalam Cakram Protoplanet yang Sangat Teriradiasi” oleh Maria Claudia Ramirez-Tannus, Arjan Bik, Lars Cuijpers, Rens Waters, Christiane Goppl, Thomas Henning, Inga Kamp, Thomas Preibisch, Konstantin V. Getman , Chaparro Jerman, Paul Quarter-Restrepo, Alex de Koter, Eric D. Feigelson, Sierra L. Grant, Thomas J. Haworth, Sebastian Hernandez, Michael A. Kuhn, Giulia Perotti, Matthew S. Povich, Megan Reiter, Veronica Roccatagliata, Elena Sabbi, Benoit Tabone, Andrew J. Winter, Anna F. McLeod, Roy van Boekel dan Sierk E. van Terwisga, 30 November, Surat Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad03f8
Peneliti MPIA yang terlibat adalah María Claudia Ramírez-Tannus, Thomas Henning, Giulia Perotti, Roy van Boekel dan Sierk E. van Terwisga, bekerja sama dengan Arjan Bik (Stockholm University), Lars Cuijpers (Radboud University), Rens Waters (Radboud University dan SRON) dan rekan-rekan tambahan.
