Les observations pionnières du télescope spatial James Webb révèlent la répartition des vents gazeux dans les disques de formation des planètes, améliorant ainsi notre compréhension de la dynamique de la formation des planètes et de l’évolution des disques. (Représentation de l’artiste.) Source : ESO/M. Messager de Korn
Les chercheurs ont pour la première fois photographié des vents provenant d’un ancien disque en formation de planète, dispersant son contenu gazeux.
Le télescope spatial James Webb JWST aide les scientifiques à découvrir comment les planètes se forment en améliorant la compréhension de leurs lieux de naissance et des disques stellaires qui entourent les jeunes étoiles. Dans un article publié dans Revue astronomique, une équipe de scientifiques dirigée par Naman Bajaj de l’Université de l’Arizona et comprenant le Dr. Uma Gorti de l’Institut SETI, pour la première fois imagée, le vent de l’ancien disque de formation de planètes (encore très jeune par rapport au Soleil) a activement dispersé son contenu gazeux. Le disque a déjà été imagé et le vent n’a jamais été imagé à partir de l’ancien disque. Il est important de savoir quand le gaz se disperse, car cela limite le temps qui reste aux nouvelles planètes pour consommer le gaz de leur environnement.
Aperçu des disques TCha érodés
Au cœur de la découverte se trouvait l’observation de TCha, une jeune étoile (par rapport au Soleil) entourée d’un disque érodé caractérisé par un large trou de poussière, d’un rayon d’environ 30 UA. Pour la première fois, les astronomes ont photographié un gaz diffusé (également appelé vent) à l’aide de quatre raies de gaz rares, le néon (Ne) et l’argon (Ar), dont l’une était la première détection dans un disque en formation de planète. Photo [Ne II] Il s’avère que le vent provient d’une large zone du disque. L’équipe, tous membres du programme JWST, dirigée par Ilaria Pascucci (Université de l’Arizona), souhaite également étudier comment ce processus se produit afin de mieux comprendre son histoire et son impact sur notre système solaire.
“Ces vents peuvent être provoqués par des photons stellaires à haute énergie (lumière des étoiles) ou par les champs magnétiques qui forment les disques qui forment les planètes”, a expliqué Naman.
Uma Gorti de l’Institut SETI étudie la diffusion par disque depuis des décennies et elle et ses collègues ont prédit les fortes émissions d’argon désormais détectées par le télescope spatial James Webb. Il est « excité de pouvoir enfin analyser les conditions physiques du vent pour comprendre comment le lancer ».
Le télescope spatial James Webb (JWST) est un observatoire astronomique avancé conçu pour révéler les secrets de l’univers, depuis la formation des galaxies, des étoiles et des planètes jusqu’à la détection de signes potentiels de vie sur les exoplanètes. Lancé en décembre 2021, l’observatoire constitue le principal observatoire des sciences spatiales pour la prochaine décennie, exploitant l’héritage du télescope spatial Hubble avec des instruments plus puissants et des capacités d’observation plus larges. Crédit : NASA
Evolution des systèmes planétaires
Les systèmes planétaires comme notre système solaire semblent contenir plus de corps rocheux que de corps riches en gaz. Il s’agit notamment des planètes intérieures autour de notre Soleil, de la ceinture d’astéroïdes et de la ceinture de Kuiper. Mais les scientifiques savent depuis longtemps que les disques à l’origine de la formation des planètes ont au départ une masse sous forme de gaz 100 fois supérieure à celle des solides, ce qui soulève une question urgente : quand et comment la majeure partie du gaz quitte-t-elle le disque/système ?
Au cours des premières étapes de la formation du système planétaire, les planètes s’assemblent en jeunes disques de gaz et de poussière qui tournent autour des jeunes étoiles. Ces particules s’agglutinent et s’accumulent en morceaux de plus en plus gros appelés planétésimaux. Au fil du temps, ces planétésimaux entrent en collision et se collent les uns aux autres pour finalement former des planètes. Le type, la taille et l’emplacement de la planète qui se forme dépendent de la quantité de matière disponible et de la durée pendant laquelle cette matière est restée dans le disque. Par conséquent, l’issue de la formation des planètes dépend de l’évolution et de l’expansion du disque.
Le même groupe, dans un autre article dirigé par le Dr. Andrew Sellick, de l’Observatoire de Leiden, a simulé la diffusion provoquée par les photons stellaires pour différencier les deux. Ils ont comparé ces simulations avec des observations réelles et ont découvert que la diffusion de photons stellaires de haute énergie pouvait expliquer les observations et ne pouvait donc pas être exclue. Andrew a décrit comment « les mesures simultanées des quatre lignes par le télescope spatial James Webb se sont révélées importantes pour caractériser le vent et nous ont aidés à prouver que de grandes quantités de gaz étaient dispersées ». Pour replacer ce problème dans son contexte, les chercheurs ont calculé que la masse distribuée chaque année équivaut à la masse de la Lune ! Un article complémentaire, actuellement en cours de révision par Revue astronomiqueJe détaillerai ces résultats.
Découvertes transformatrices et perspectives d’avenir
Que [Ne II] Les lignes ont été détectées pour la première fois dans plusieurs disques de formation de planètes en 2007 à l’aide du télescope spatial Spitzer et ont été rapidement identifiées comme traceurs de vent par le chef de projet, le professeur Pascucci de l’Université d’Arizona ; Cet effort de recherche croissant se concentre sur la compréhension de la dispersion des gaz sur les disques. Découverte spatialement résolue [Ne II] Première détection [Ar III] L’utilisation du télescope spatial James Webb pourrait être la prochaine étape dans la modification de notre compréhension de ce processus.
“Nous avons utilisé NEON pour la première fois pour étudier les disques de formation de planètes il y a plus de dix ans et testé nos simulations informatiques par rapport aux données de Spitzer et aux nouvelles observations que nous avons obtenues en utilisant le “VLT”, a déclaré le professeur Richard Alexander de l’école de physique et d’astronomie de l’université. .Leicester. Nous avons beaucoup appris, mais ces observations ne nous permettent pas de mesurer la quantité de masse perdue par le disque. Les nouvelles données du télescope spatial James Webb sont vraiment étonnantes, et pouvoir analyser le mouvement du disque dans les images est quelque chose que je n’aurais jamais cru possible. Avec davantage d’observations comme celles-ci, le télescope spatial James Webb nous permettra de comprendre les systèmes planétaires émergents comme jamais auparavant.
De plus, le groupe a également découvert que le disque interne de T Cha a évolué sur un laps de temps très court, à savoir plusieurs décennies ; Ils ont constaté que le spectre JWST T Cha était différent des spectres Spitzer précédents. Selon Qingyan Xie de l’Université d’Arizona, auteur principal des recherches en cours, cet écart peut s’expliquer par un petit disque interne asymétrique qui a perdu une partie de sa masse en seulement 17 ans. Combiné avec d’autres études, cela suggère également que le disque T Cha est en fin de développement. Qingyan a ajouté : « Nous pourrons peut-être voir toutes les masses de poussière du disque interne de T Cha disparaître au cours de notre vie ! »
Les implications de ces découvertes fournissent un nouvel aperçu des interactions complexes qui conduisent à la distribution de gaz et de poussières importants pour la formation des planètes. En comprenant les mécanismes à l’origine de la propagation du disque, les scientifiques peuvent mieux prédire la chronologie et l’environnement qui ont conduit à la naissance des planètes. Les travaux de l’équipe démontrent la puissance du télescope spatial James Webb et définissent une nouvelle voie à suivre dans l’exploration de la dynamique de la formation des planètes et de l’évolution des disques circumstellaires.
Référence : « Observations JWST MIRI MRS de T Cha : découverte d’un vent de disque résolu spatialement » par Naman S. Bajaj, Ilaria Pascucci, Uma Gorti, Richard Alexander, Andrew Sellek, Jane Morrison, Andras Gaspar, Cathie Clarke, Chengyan Xie, Giulia Palabio Wu Dingshan Ding, 4 mars 2024, magazine Astronomy.
deux : 10.3847/1538-3881/ad22e1
Les données utilisées dans ce travail ont été obtenues à l’aide de l’instrument JWST/MIRI via le programme General Controllers Course 1 PID 2260 (PI : I. Pascucci). L’équipe de recherche est composée de Naman Bajaj (étudiant diplômé), du professeur Ilaria Pascucci, du Dr Uma Gorti, du professeur Richard Alexander, du Dr Andrew Sellick, du Dr Jane Morrison, du professeur András Gaspar, du professeur Cathy Clark, de Qingyan Xie (étudiant diplômé) et du Dr Julia. Palabio., Dingshan Ding (étudiant diplômé).
2024-03-05 14:17:41
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