Աստղագետների միջազգային թիմը, օգտագործելով «Ջեյմս Ուեբ» տիեզերական աստղադիտակը (JWST), կատարել է բեկումնային հայտնագործություն՝ ուսումնասիրելով YSES-1 երիտասարդ աստղային համակարգը, որը գտնվում է Երկրից 360 լուսային տարի հեռավորության վրա՝ Կենտավրոսի համաստեղությունում: Nature ամսագրում հրապարակված հետազոտությունը բացահայտել է YSES-1c էկզոմոլորակի վրա առկա անսովոր սիլիկատային ամպեր և YSES-1b-ի շուրջ հազվագյուտ մոլորակային սկավառակ, որը վկայում է լուսինների ձևավորման մասին: Այս գտածոները փոխում են մոլորակների ձևավորման գործընթացների մասին պատկերացումները և հուշումներ են տալիս մեր Արեգակնային համակարգի ծագման մասին:

Ի՞նչ է YSES-1 համակարգը

YSES-1-ը երիտասարդ աստղային համակարգ է՝ 16.7 միլիոն տարեկան, ինչը տիեզերական մասշտաբով համարվում է «դեռահաս» տարիք: Այն ներառում է երկու էկզոմոլորակ.

  • YSES-1b. Զանգվածեղ մոլորակ, 14 անգամ ավելի ծանր, քան Յուպիտերը, գտնվում է աստղից մոտ 160 աստղագիտական միավոր (ա.մ.) հեռավորության վրա:
  • YSES-1c. Ավելի քիչ զանգվածեղ, 6 անգամ ավելի ծանր, քան Յուպիտերը, պտտվում է աստղից 320 ա.մ. հեռավորության վրա:

Այս մոլորակները ուշագրավ են իրենց «կարմրավուն» երանգով ինֆրակարմիր սպեկտրում, ինչը վկայում է նրանց մթնոլորտի կամ շրջակա միջավայրի անսովոր բաղադրության մասին:

Հիմնական բացահայտումներ

Սիլիկատային ամպեր YSES-1c-ի վրա
«Ջեյմս Ուեբ» աստղադիտակի NIRSpec и MIRI գործիքների միջոցով գիտնականները պարզել են, որ YSES-1c-ի մթնոլորտը պարունակում է սիլիկատային մասնիկներից կազմված ամպեր, որոնք նման են ավազի: Այս մասնիկները, հավանաբար, բաղկացած են մագնեզիումի սիլիկատներից՝ հնարավոր երկաթի խառնուրդով, ինչը հաստատվել է համակարգչային մոդելավորմամբ:

  • Եզակիություն. YSES-1c-ի սիլիկատային ամպերը ցուցադրում են ամենաուժեղ կլանման առանձնահատկությունը բոլոր երբևէ ուսումնասիրված էկզոմոլորակների շրջանում: Սա նշանակում է, որ դրանք ակտիվորեն փոխազդում են աստղի լույսի հետ՝ ստեղծելով վառ սպեկտրային «մատնահետք» 8–12 միկրոմետր ալիքի երկարությունների վրա:
  • «Կարմրավուն» երանգի պատճառ. Մոլորակի անսովոր կարմիր երանգը սպեկտրում բացատրվում է հենց այս ամպերով, որոնք ցրում և կլանում են լույսը:

«Սա երիտասարդ էկզոմոլորակի վրա սիլիկատային ամպերի առաջին ուղղակի դիտարկումն է, ինչը YSES-1c-ը դարձնում է մթնոլորտների ուսումնասիրման եզակի լաբորատորիա», - նշել են հետազոտության հեղինակները:

Մոլորակի շուրջ պտտվող սկավառակ YSES-1b-ի մոտ
YSES-1b-ի շուրջ հայտնաբերվել է մոլորակի շուրջ պտտվող սկավառակ՝ փոշու և գազի օղակ, որը, հավանաբար, նպաստում է արբանյակների (լուսինների) ձևավորմանը: Սա հազվագյուտ երևույթ է, և բացահայտումը սենսացիա դարձավ.

  • Հազվադեպություն. 2025 թվականի դրությամբ հայտնի է ընդամենը երեք նման սկավառակ, և YSES-1b-ի սկավառակը դրանցից ամենահինն է՝ հաշվի առնելով համակարգի 16.7 միլիոն տարեկան տարիքը:
  • Բաղադրություն. Սկավառակը բաղկացած է երկրորդ սերնդի սիլիկատային մասնիկներից, որոնք առաջացել են արբանյակների «սաղմերի» բախումների արդյունքում: Սա վկայում է լուսինների ձևավորման ակտիվ գործընթացների մասին:
  • Նշանակություն. Նման սկավառակի դիտարկումը համեմատաբար հասուն համակարգում հարցեր է առաջացնում, թե որքան ժամանակ կարող են շարունակվել արբանյակների ձևավորման գործընթացները:

«Գրեթե 17 միլիոն տարեկան համակարգում մոլորակի շուրջ պտտվող սկավառակի հայտնաբերումը անակնկալ է: Սա ստիպում է մեզ վերանայել լուսինների ձևավորման ժամկետները», - հայտարարել են գիտնականները:

Համակարգի հասունություն
Չնայած երիտասարդ տարիքին, YSES-1-ը անսպասելիորեն հասուն է.

  • Մոլորակներն արդեն ձևավորել են կայուն ուղեծրեր:
  • Մթնոլորտներն ու սկավառակները ցուցադրում են բարդ ֆիզիկական և քիմիական գործընթացներ:
  • Սիլիկատային ամպերի և մոլորակի շուրջ պտտվող սկավառակի առկայությունը վկայում է ակտիվ էվոլյուցիայի մասին, որը նման է մեր Արեգակնային համակարգի վաղ փուլերին:

Ինչպե՞ս է անցկացվել հետազոտությունը

«Ջեյմս Ուեբ» աստղադիտակն օգտագործել է իր գործիքները՝ մոլորակների կողմից արտացոլված և ճառագայթված լույսի սպեկտրները վերլուծելու համար.

  • NIRSpec (մերձիջրակարմիր սպեկտրոմետր). Հայտնաբերել է մոլորակների մթնոլորտներում մոլեկուլային «մատնահետքեր»:
  • MIRI (միջին ինֆրակարմիր գործիք). Գրանցել է սիլիկատային ամպերի և սկավառակի ջերմային ճառագայթումը 5–28 միկրոմետր ալիքի երկարությունների վրա:
  • Ուղղակի պատկերներ. JWST-ի բարձր զգայունությունը թույլ է տվել ստանալ մոլորակների ուղղակի պատկերներ՝ չնայած աստղից նրանց հեռավորությանը, ինչը նվազագույնի է հասցրել աստղի լույսի խանգարումները:

Համակարգչային մոդելավորումը հաստատել է, որ սպեկտրային առանձնահատկությունները կապված են սիլիկատների, այլ ոչ թե այլ նյութերի, ինչպիսիք են ածխաջրածինները կամ մուրը:

Ինչո՞ւ է սա կարևոր

  1. Մոլորակների ձևավորման ընկալում
    • Սիլիկատային ամպերը և մոլորակի շուրջ պտտվող սկավառակը «լուսանկար» են այն գործընթացների, որոնք տեղի են ունեցել վաղ Արեգակնային համակարգում: YSES-1-ը օգնում է հասկանալ, թե ինչպես են ձևավորվել Յուպիտերը և նրա լուսինները:
    • YSES-1b-ի շուրջ հին սկավառակի բացահայտումը ընդլայնում է արբանյակների ձևավորման ժամանակային սահմանները, ինչը կարևոր է մոլորակային համակարգերի մոդելների համար:
  2. Էկզոմոլորակների մթնոլորտներ
    • YSES-1c-ի սիլիկատային ամպերը նոր տեսակի մթնոլորտային երևույթ են, որը կարող է տարածված լինել երիտասարդ գազային հսկաների շրջանում: Սա ճանապարհ է բացում նրանց էվոլյուցիայի ուսումնասիրման համար:
    • Ամպերի կողմից լույսի ուժեղ կլանումը օգնում է կատարելագործել սպեկտրոսկոպիայի մեթոդները հեռավոր աշխարհների վերլուծության համար:
  3. Արեգակնային համակարգը համատեքստում
    • YSES-1-ի գործընթացների նմանությունը մեր համակարգի հետ հաստատում է, որ Արեգակնային համակարգի ձևավորումը եզակի չէր: Սա ամրապնդում է Արեգակնային համակարգի «տիպիկության» վարկածը:
  4. Ապագա հետազոտություններ
    • JWST-ի հաջողությունը ցույց է տալիս, որ ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիան երիտասարդ էկզոմոլորակների ուսումնասիրման բանալին է: Սա խթանում է այլ համակարգերի վերլուծությունը, ինչպիսիք են HR 8799-ը կամ VHS 1256 b-ն, որտեղ նույնպես հայտնաբերվել են սիլիկատային ամպեր:

Ի՞նչ է հաջորդը

Գիտնականները պլանավորում են շարունակել YSES-1-ի դիտարկումները.

  • Ամպերի մանրամասն վերլուծություն. YSES-1c-ի մթնոլորտում սիլիկատների բաղադրության (օրինակ՝ երկաթի կամ մագնեզիումի բաժինը) և դրանց դինամիկայի ուսումնասիրություն:
  • Սկավառակի էվոլյուցիա. YSES-1b-ի մոլորակի շուրջ պտտվող սկավառակի փոփոխությունների հետևում՝ լուսինների ձևավորման արագությունը գնահատելու համար:
  • Համեմատություն այլ համակարգերի հետ. Երիտասարդ էկզոմոլորակների, ինչպիսիք են LTT 9779 b-ն կամ WASP-107b-ն, վերլուծություն՝ ընդհանուր օրինաչափություններ գտնելու համար:
  • Նոր գործիքներ. JWST-ի տվյալների համակցում ALMA ռադիոաստղադիտակների հետ՝ համակարգում փոշու կառուցվածքներն ուսումնասիրելու համար:

Ապագա առաքելությունները, ինչպիսին է SPHEREx-ը (մեկնարկը՝ 2025 թ.), կլրացնեն երիտասարդ համակարգերի մասին տվյալները՝ բարելավելով մեր պատկերացումները նրանց քիմիայի և դինամիկայի մասին:

Կապ այլ հետազոտությունների հետ

Բացահայտումը համահունչ է JWST-ի նախորդ գտածոներին.

  • 2023 թվականին VHS 1256 b էկզոմոլորակի վրա (40 լուսային տարի հեռավորությամբ) հայտնաբերվել են սիլիկատային ամպեր, որոնք նույնպես առաջացնում են «կարմրավուն» երանգ սպեկտրում: YSES-1c-ը հաստատում է, որ նման ամպերը բնորոշ են երիտասարդ գազային հսկաներին:
  • HR 8799 համակարգում (130 լուսային տարի) JWST-ը գրանցել է ածխաթթու գազ էկզոմոլորակների մթնոլորտներում, ինչը վկայում է երիտասարդ համակարգերում բարդ քիմիայի մասին:
  • HD 106906-ի (336 լուսային տարի) փոշու սկավառակի դիտարկումները ցույց են տվել սիլիկատային մասնիկներ, որոնք նման են YSES-1b-ի սկավառակին՝ ընդգծելով դրանց դերը արբանյակների ձևավորման գործում:

Այս տվյալները ձևավորում են երիտասարդ մոլորակային համակարգերի էվոլյուցիայի միասնական պատկեր: