Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba umożliwił pierwsze bezpośrednie pomiary składu chemicznego i fizycznego dysku bogatego w węgiel wokół egzoplanety CT Cha b.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dostarczył pierwszych bezpośrednich pomiarów właściwości chemicznych i fizycznych potencjalnego dysku księżycotwórczego otaczającego dużą egzoplanetę. Bogaty w węgiel dysk otaczający glob, zwany CT Cha b, znajdujący się 625 lat świetlnych od Ziemi, może być potencjalnym placem budowy księżyców, chociaż w danych z Teleskopu Webba nie wykryto żadnych księżyców.
Wyniki opublikowano 29 września 2025 roku w The Astrophysical Journal Letters.
Młoda gwiazda, wokół której krąży planeta, ma zaledwie 2 miliony lat i wciąż akreuje materię okołogwiazdową. Jednak dysk okołoplanetarny odkryty przez Webba nie jest częścią większego dysku akrecyjnego wokół gwiazdy centralnej. Te dwa obiekty oddalone są od siebie o 74 miliardy kilometrów.
Obserwacja powstawania planet i księżyców ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia ewolucji układów planetarnych w naszej Galaktyce. Księżyców prawdopodobnie jest więcej niż planet, a niektóre z nich mogą być siedliskiem życia, jakie znamy. Jednak dopiero teraz wkraczamy w erę, w której możemy obserwować ich powstawanie.
To odkrycie sprzyja lepszemu zrozumieniu procesu powstawania planet i księżyców, twierdzą naukowcy. Dane Webba są nieocenione przy porównaniu ich z narodzinami naszego Układu Słonecznego ponad 4 miliardy lat temu.
Widzimy dowody na istnienie dysku wokół gwiazdy towarzyszącej i po raz pierwszy możemy badać jej skład chemiczny. Jesteśmy świadkami nie tylko powstawania księżyca, ale także powstawania tej planety - powiedziała współautorka Sierra Grant z Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie.
Obserwujemy, jaki materiał gromadzi się, tworząc planetę i księżyce – dodał główny autor Gabriel Cugno z Uniwersytetu w Zurychu i członek Narodowego Centrum Kompetencji w Badaniu PlanetS.
Analiza światła gwiazd
Obserwacje CT Cha b w podczerwieni przeprowadzono za pomocą instrumentu MIRI (Mid-Infrared Instrument) Webba, wykorzystując spektrograf o średniej rozdzielczości. Wstępna analiza danych archiwalnych Webba ujawniła ślady cząsteczek w dysku okołoplanetarnym, co skłoniło do głębszej analizy danych. Ponieważ słaby sygnał planety jest ukryty w blasku gwiazdy macierzystej, naukowcy musieli oddzielić światło gwiazdy od planety, stosując metody wysokokontrastowe.
Widzieliśmy cząsteczki w miejscu, gdzie znajdowała się planeta, więc wiedzieliśmy, że jest tam coś, czego warto szukać i poświęcić rok na próby wydobycia z danych. To naprawdę wymagało ogromnej wytrwałości – powiedziała Grant.
Ostatecznie zespół odkrył siedem cząsteczek zawierających węgiel w dysku planety, w tym acetylen (C2H2) i benzen (C6H6). Ta bogata w węgiel chemia wyraźnie kontrastuje ze składem chemicznym obserwowanym w dysku wokół gwiazdy macierzystej, gdzie naukowcy znaleźli wodę, ale nie węgiel. Różnica między tymi dwoma dyskami dowodzi ich szybkiej ewolucji chemicznej w ciągu zaledwie 2 milionów lat.
Geneza księżyców
Od dawna przypuszcza się, że miejscem narodzin czterech głównych księżyców Jowisza jest dysk okołoplanetarny. Te galileuszowe satelity musiały powstać w wyniku kondensacji takiego spłaszczonego dysku miliardy lat temu, o czym świadczą ich współpłaszczyznowe orbity wokół Jowisza. Dwa najbardziej oddalone księżyce galileuszowe, Ganimedes i Kallisto, składają się w 50% z lodu wodnego. Prawdopodobnie mają jednak skaliste jądra, być może nawet z węgla lub krzemu.
Chcemy dowiedzieć się więcej o tym, jak w naszym Układzie Słonecznym powstały księżyce. Oznacza to, że musimy przyjrzeć się innym układom, które wciąż się tworzą. Próbujemy zrozumieć, jak to wszystko działa – powiedział Cugno. Skąd pochodzą te księżyce? Z czego się składają? Jakie procesy fizyczne zachodzą w ich obrębie i w jakich ramach czasowych? Webb pozwala nam po raz pierwszy obserwować dramatyczny proces powstawania księżyców i badać te pytania obserwacyjnie.
W nadchodzącym roku zespół wykorzysta Webba do przeprowadzenia kompleksowego przeglądu podobnych obiektów, aby lepiej zrozumieć różnorodność właściwości fizycznych i chemicznych dysków wokół młodych planet.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- NASA’s Webb Telescope Studies Moon-Forming Disk Around Massive Planet
- A Carbon-rich Disk Surrounding a Planetary-mass Companion
Źródło: NASA
Na ilustracji: Artystyczna wizualizacja dysku pyłowo-gazowego otaczającego młodą planetę pozasłoneczną CT Cha b, znajdującą się 625 lat świetlnych od Ziemi. Planeta widoczna jest w prawym dolnym rogu, natomiast jej gwiazda macierzysta i otaczający ją dysk okołogwiazdowy widoczne są w tle. Ilustracja: NASA, ESA, CSA, STScI, Gabriele Cugno (Uniwersytet w Zurychu, NCCR PlanetS), Sierra Grant (Carnegie Institution for Science), Joseph Olmsted (STScI), Leah Hustak (STScI)
