նախընտրելի դարձնել
Հսկա մոլորակները պետք է հասցնեն ձևավորել իրենց հսկայական գազային թաղանթները, քանի դեռ երիտասարդ աստղի շուրջ շինանյութի պաշարը չի վերացել։ James Webb տիեզերական աստղադիտակի նոր դիտարկումները ցույց են տալիս, թե ինչպես է այդ գազը աստիճանաբար հեռանում տիեզերք՝ սկզբում հզոր մագնիսական շիթերով և մոլեկուլային քամիներով, ապա՝ աստղի ճառագայթումից առաջացած հոսքերով, հայտնում է Sciencedaily.com։
Արիզոնայի համալսարանի Նաման Բաջայի ղեկավարած հետազոտությունն ընդգրկել է Արեգակին նման 72 երիտասարդ աստղ և դրանց պրոտոմոլորակային սկավառակները։ Սա մոլորակների ձևավորման՝ JWST-ի օգնությամբ իրականացված ամենախոշոր հետազոտություններից մեկն է։ Արդյունքները հրապարակվել են The Astronomical Journal-ում։
Մոլորակներն աճելու համար սահմանափակ ժամանակ ունեն
Մոլորակները ձևավորվում են երիտասարդ աստղերը շրջապատող գազի և փոշու սկավառակների ներսում։ Հենց այս նյութից էլ աստիճանաբար հավաքվում են ապագա մոլորակները, սակայն սկավառակի գազային մասը տիեզերական չափանիշներով երկար չի պահպանվում։
Երբ Արեգակը երիտասարդ էր, նրա շուրջ նույնպես կար խիտ պրոտոմոլորակային սկավառակ։ Առաջին մի քանի միլիոն տարիներին այն պարունակում էր մոտ 100 անգամ ավելի շատ գազ, քան փոշի։ Ժամանակի ընթացքում այդ ամբողջ գազը գրեթե ամբողջությամբ անհետացավ։
Ապագա գազային հսկաների համար սա առանձնապես կարևոր է։ Յուպիտերն ու Սատուրնը պետք է կուտակեին հսկայական մթնոլորտներ շրջապատող սկավառակից։ Եթե գազը չափազանց արագ է ցրվում, ձևավորվող մոլորակը կարող է պարզապես չհասցնել հավաքել բավարար նյութ։
Հետևաբար, պրոտոմոլորակային սկավառակի անհետացումը փաստորեն գործարկում է ժամաչափը․ գազի կորստից հետո գազով հարուստ մոլորակ ձևավորելու հնարավորությունը կտրուկ նվազում է։
Webb-ը առաջին անգամ տեսավ սկավառակից հեռացող մոլեկուլային գազը
Այս գործընթացին հետևելու համար հետազոտողները օգտագործել են JWST-ի միջին ինֆրակարմիր տիրույթի արխիվային դիտարկումները, որոնք ստացվել են MIRI գործիքով։ Այդ 72 համակարգերը գտնվում են զարգացման տարբեր փուլերում, ուստի միասին տալիս են մի տեսակ կադրերի հաջորդականություն, որը թույլ է տալիս վերականգնել, թե ինչպես է սկավառակի ցրման գործընթացը փոխվում տարիքի հետ։
Գիտնականները փնտրում էին հեռացող գազի երկու հիմնական նշան՝ մոլեկուլային ջրածին և իոնացված նեոն։
Մինչև JWST-ի հայտնվելը աստղագետները չէին կարող այս եղանակով անմիջականորեն դիտել մոլեկուլային ջրածինը։ Նախորդ հետազոտությունները ենթադրում էին, որ համակարգի զարգացման ամենավաղ փուլերում աստղի շուրջ պետք է լինեն բավական խիտ մոլեկուլային քամիներ, որոնք կարող են նույնիսկ արգելափակել ռենտգենյան ճառագայթումը։
Նոր դիտարկումները հաստատեցին այս պատկերը։
Ամենաերիտասարդ համակարգերում, որտեղ նյութը դեռ ակտիվորեն ընկնում է կենտրոնական աստղի վրա, աստղագետները հայտնաբերել են հզոր շիթեր և լայն քամիներ, որոնք պարունակում են մոլեկուլային և ատոմային գազ։ Հավանաբար դրանք կապված են պրոտոմոլորակային սկավառակը հատող մագնիսական դաշտերի հետ․ գազը շարժվում է մագնիսական ուժագծերի երկայնքով դեպի դուրս՝ միաժամանակ տանելով նյութն ու անկյունային իմպուլսը։
Համակարգի ծերանալուն զուգընթաց աստղը սկսում է գազը դուրս մղել սկավառակից
Այնուհետև պատկերը փոխվում է։
Համակարգի զարգացմանը զուգընթաց աստղի վրա նյութի հոսքը թուլանում է, և դրա հետ միասին թուլանում են նաև մագնիսական շիթերը։ Հեռացող գազը աստիճանաբար դառնում է հիմնականում ատոմային։
Այս պահին ավելի ու ավելի մեծ դեր է սկսում խաղալ երիտասարդ աստղի ճառագայթումը։ Ուլտրամանուշակագույն և ռենտգենյան ճառագայթները ներթափանցում են բարակացող սկավառակի մեջ և այնքան են տաքացնում գազը, որ այն հնարավորություն է ստանում լքել համակարգը։ Այս գործընթացը կոչվում է ֆոտոգոլորշիացում։
Հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ պրոտոմոլորակային սկավառակները չեն անհետանում մեկ միայն եղանակով։ Վաղ փուլերում դրանց գազը ակտիվորեն հեռացվում է մագնիսական շիթերով և մոլեկուլային քամիներով։ Ավելի ուշ, երբ սկավառակը բարակում է, ավելի կարևոր են դառնում ատոմային քամիները, այդ թվում՝ աստղի ճառագայթումից առաջացածները։
Այսպիսով, սկավառակի ցրման գործընթացը փոխվում է մոլորակային համակարգի տարիքի հետ միասին։
JWST-ը միանգամից տեսավ քամիների մի քանի տեսակ
Հետազոտված 72 սկավառակներից 66 համակարգում հայտնաբերվել է մոլեկուլային ջրածնի և իոնացված նեոնի ընդլայնված ճառագայթում։
Կոնաձև մոլեկուլային քամիներ հայտնաբերվել են 46 համակարգում, իսկ արագ շիթեր, որոնք հետևվում են նեոնի ճառագայթմամբ,՝ 40-ում։ Ընդ որում, նեոնային շիթ ունեցող յուրաքանչյուր համակարգ նաև ցուցադրել է քամու նշաններ, որոնք հետևվում են մոլեկուլային ջրածնով կամ թթվածնով։
Աստղագետների համար սա կարևոր է ոչ միայն որպես նյութի առանձին հոսքերի գոյության հաստատում։ Դիտարկումները թույլ են տալիս տարբեր մեխանիզմներով գազի կորստը կապել մոլորակային համակարգի զարգացման որոշակի փուլերի հետ։
«Մոլորակների ձևավորումը, հետևաբար, ժամանակի հետ մրցավազք է», — ասում է Բաջայը։ Յուպիտերի նման գազային հսկաները պետք է հասցնեն հավաքել իրենց զանգվածային մթնոլորտները, քանի դեռ սկավառակը բավական խիտ է և կարող է նրանց մատակարարել անհրաժեշտ հումքը։
Մեկ սկավառակից՝ տասնյակ երիտասարդ համակարգերի
Նոր հետազոտությունը շարունակում է նույն գիտական խմբի աշխատանքը։ 2024 թվականին Բաջայը, Գորտին և նրանց գործընկերները JWST-ի օգնությամբ դիտարկել էին, թե ինչպես է գազը հեռանում T Cha երիտասարդ աստղի շուրջ գտնվող պրոտոմոլորակային սկավառակից։
Այն ժամանակ աստղադիտակը հնարավորություն տվեց մանրամասն ուսումնասիրել գործընթացը մեկ կոնկրետ համակարգում։ Այժմ 72 երիտասարդ աստղերի դիտարկումները ցույց տվեցին, թե ինչ է տեղի ունենում սկավառակների հետ դրանց զարգացման տարբեր փուլերում և ինչպես է ժամանակի ընթացքում փոխվում հարաբերակցությունը մագնիսական շիթերի, մոլեկուլային և ատոմային քամիների միջև։
Հետազոտողների հաջորդ հարցն այն է, թե այս գործընթացները կոնկրետ որքան գազ կարող են հեռացնել սկավառակից և դրա որ հատվածներում է սկսվում նյութի կորուստը։ Պատասխանը թույլ կտա ավելի ճշգրիտ որոշել, թե որքան արագ է փակվում մոլորակների ձևավորման պատուհանը և ինչու են որոշ համակարգեր հասցնում առաջացնել գազային հսկաներ, մինչդեռ մյուսներում գազը հիմնականում բավարարում է ավելի քիչ զանգված ունեցող աշխարհների ձևավորման համար։
