Przełomowe odkrycia teleskopów Hubble’a i Webba dotyczące formowania planet
Podczas gdy odległy kosmos skrywa przed nami wiele tajemnic, najnowsze odkrycia zrealizowane dzięki Teleskopowi Kosmicznemu Jamesa Webba rzucają zupełnie nowe światło na procesy formowania planet w młodym wszechświecie. Naukowcy stoją dziś przed koniecznością zaktualizowania dotychczasowych modeli, ponieważ dane z Webba potwierdziły kontrowersyjne ustalenia Hubble’a sprzed ponad dwóch dekad.
Planety w młodym wszechświecie – zagadka sprzed 20 lat
Już w 2003 roku Teleskop Kosmiczny Hubble’a dostarczył dowodów na istnienie masywnej planety orbitującej wokół bardzo starej gwiazdy, prawie tak wiekowej jak sam wszechświat. Było to zaskakujące, ponieważ takie gwiazdy zawierają minimalne ilości cięższych pierwiastków, jak węgiel czy żelazo, które są niezbędne do budowy planet. Sugerowało to, że proces formowania planet miał miejsce we wczesnej fazie historii kosmosu, pozwalając powstać planetom o gigantycznych rozmiarach, przekraczających nawet masę Jowisza. Jednak jak mogło dojść do tak szybkiego powstania tych planet? W obliczu tej zagadki, naukowcy skierowali uwagę ku bardziej zaawansowanym instrumentom badawczym, takim jak James Webb.
Nowy wgląd dzięki teleskopowi Jamesa Webba
Aby pogłębić wiedzę na temat tego fenomenu, badacze postanowili wykorzystać zdolności obserwacyjne Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba. Skierowali swoje badania na gwiazdy w pobliskiej galaktyce – Małym Obłoku Magellana, która swoją niską zawartością cięższych pierwiastków przypomina wczesny wszechświat. Wyniki były przełomowe. Okazało się, że nie tylko niektóre z tych gwiazd mają dyski protoplanetarne, ale także że te dyski utrzymują się znacznie dłużej niż wokół młodych gwiazd w naszej Drodze Mlecznej. To odkrycie wręcz zrewidowało dotychczasowe rozumienie procesów formowania planet.
Kwestionowanie dotychczasowych modeli
Według dotychczasowych przewidywań, w środowiskach o niskiej zawartości cięższych pierwiastków czas życia dysków protoplanetarnych powinien być bardzo krótki – zbyt krótki, by mogły powstać planety. W jaki więc sposób zaobserwowano te egzoplanety? Guido De Marchi, lider badań z Europejskiego Centrum Badań Kosmicznych i Technologii, zauważył: „Dzięki Webbowi mamy mocne potwierdzenie poprzednich obserwacji Hubble’a. Musimy na nowo przemyśleć, jak modelujemy formowanie planet i ich wczesną ewolucję w młodym wszechświecie.”
Kluczowa rola dysków protoplanetarnych
Wyniki teleskopu Jamesa Webba uzyskały dostęp do pierwszych w historii widm światła od gwiazd podobnych do Słońca oraz ich otoczenia w pobliskiej galaktyce. Odkryto, że nawet gwiazdy w wieku 20-30 milionów lat są nadal otoczone dyskami i kontynuują proces akrecji, czyli gromadzenia materiału, co sugeruje, że proces formowania planet może być bardziej złożony, niż wcześniej sądzono. W praktyce oznacza to, że młode planety mogą mieć znacznie więcej czasu na wzrost i ewolucję w tych specyficznych warunkach.
Zmiana w myśleniu o wczesnych epokach wszechświata
Dzięki szczególnym warunkom w Małym Obłoku Magellana badacze byli w stanie rozwikłać jedną z największych zagadek kosmologii. Dotychczasowy model zakładał, że w środowiskach ubogich w ciężkie pierwiastki promieniowanie gwiazdowe szybko eliminuje dyski protoplanetarne, uniemożliwiając formowanie planet. Jednakże dane z Webba podważają tę teorię. Naukowcy rozważają teraz dwa mechanizmy, które mogą odpowiadać za przetrwanie tych dysków przez dłuższy czas. Po pierwsze, niska zawartość ciężkich pierwiastków w gazie uniemożliwia skuteczne „zdmuchnięcie” dysku przez promieniowanie gwiazdy. Po drugie, gwiazdy mogły powstawać z większych obłoków gazu, co skutkowało większą masą w dysku, który z kolei potrzebował więcej czasu na rozproszenie.
Nowe spojrzenie na procesy formowania planet
Odkrycie to ma daleko idące konsekwencje dla badań nad kosmosem. Możliwość dłuższego istnienia dysków protoplanetarnych oznacza, że formowanie planet niekoniecznie podlega tym samym prawom w różnych środowiskach kosmicznych. Co więcej, otwiera to nowe perspektywy w badaniach planet pozasłonecznych i architektury systemów planetarnych w innych galaktykach.
Jak zauważa Elena Sabbi, współautorka badań: „Z większą ilością materii wokół gwiazd proces akrecji trwa znacznie dłużej. To ekscytujące, ponieważ mamy okazję zaobserwować, jak różnorodne mogą być procesy formowania planet we wszechświecie.”
Opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal” wyniki badań otwierają nowy rozdział w eksploracji wszechświata, pokazując, że modele teoretyczne muszą być elastyczne i uwzględniać warunki, które kiedyś uważano za nieprzyjazne dla narodzin planet.
