Mengungkap rahasia planet berbatu di ujung kosmik

Para astronom menemukan sekelompok molekul yang merupakan salah satu bahan penyusun planet berbatu.

Luar angkasa adalah lingkungan yang keras, namun beberapa area lebih keras dibandingkan area lainnya. Wilayah pembentuk bintang, yang dikenal sebagai Nebula Crayfish, menampung beberapa bintang paling masif di galaksi kita. Bintang masif lebih panas sehingga memancarkan radiasi ultraviolet dalam jumlah lebih besar. Sinar ultraviolet ini menyinari piringan pembentuk planet di sekitar bintang terdekat. Para astronom memperkirakan radiasi ultraviolet akan memecah banyak molekul kimia. Namun, Teleskop Luar Angkasa James Webb Temukan berbagai molekul dalam salah satu cakram ini, termasuk air, karbon monoksida, karbon dioksida, hidrogen sianida, dan asetilena. Molekul-molekul tersebut merupakan salah satu bahan penyusun planet berbatu.

Ini adalah kesan seniman terhadap bintang muda yang dikelilingi piringan protoplanet tempat terbentuknya planet. Kredit: Esso

Teleskop Luar Angkasa Webb mengungkap bahwa planet berbatu dapat terbentuk di lingkungan ekstrem

Sebuah tim astronom internasional telah menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA untuk melakukan pengamatan pertama terhadap air dan molekul lain di bagian dalam planet yang berbatu dan memiliki radiasi tinggi di salah satu lingkungan paling ekstrem di galaksi kita. Hasil ini menunjukkan bahwa kondisi pembentukan planet berbatu dapat terjadi pada kemungkinan lingkungan yang lebih luas daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Hasil pertama dari program XUE

Ini adalah hasil pertama dari teleskop luar angkasa James Webb Extreme Ultraviolet (XUE), yang berfokus pada karakterisasi piringan pembentuk planet (awan gas, debu, dan bongkahan batu yang berputar dan besar tempat planet terbentuk dan berevolusi) di bintang masif. membentuk wilayah. Wilayah-wilayah ini kemungkinan besar mewakili lingkungan tempat sebagian besar sistem planet terbentuk. Memahami pengaruh lingkungan terhadap pembentukan planet penting bagi para ilmuwan untuk mendapatkan wawasan tentang keanekaragaman berbagai jenis exoplanet.

Studi tentang Nebula Udang Karang

Program XUE menargetkan total 15 cakram di tiga wilayah Nebula Crayfish (juga dikenal sebagai NGC 6357), sebuah nebula emisi besar yang berjarak sekitar 5.500 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Scorpius. Nebula Crayfish adalah salah satu kompleks pembentuk bintang masif terbaru dan terdekat, yang menampung beberapa bintang paling masif di galaksi kita. Bintang masif lebih panas sehingga memancarkan lebih banyak radiasi ultraviolet. Hal ini dapat menyebarkan gas, membuat umur piringan tersebut diperkirakan hanya satu juta tahun. Berkat Webb, para astronom kini dapat mempelajari pengaruh radiasi ultraviolet pada daerah pembentuk planet terestrial bagian dalam dari piringan protoplanet di sekitar bintang seperti Matahari kita.

Kemampuan web yang unik

“Webb adalah satu-satunya teleskop dengan resolusi spasial dan sensitivitas untuk mempelajari piringan pembentuk planet di wilayah pembentukan bintang masif,” kata pemimpin tim Maria Claudia Ramírez Tanos dari Institut Astronomi Max Planck di Jerman.

Para astronom bertujuan untuk mengkarakterisasi sifat fisik dan komposisi kimia daerah cakram berbatu pembentuk planet di Nebula Crayfish menggunakan spektrometer resolusi menengah pada instrumen inframerah tengah (MIRI) Webb. Hasil pertama ini berfokus pada piringan protoplanet bernama XUE 1, yang terletak di gugus bintang Pismis 24.

“Hanya rentang panjang gelombang MIRI dan resolusi spektral yang memungkinkan kami memeriksa inventaris molekuler dan kondisi fisik gas hangat dan debu tempat terbentuknya planet berbatu,” tambah anggota tim Arjan Beck dari Universitas Stockholm di Swedia.

Mengingat lokasinya di dekat beberapa bintang masif di NGC 6357, para ilmuwan memperkirakan XUE 1 terus-menerus terkena radiasi ultraviolet dalam jumlah besar sepanjang hidupnya. Namun, dalam lingkungan ekstrem ini, tim masih menemukan sekelompok molekul yang membentuk bahan penyusun planet kebumian.

“Kami menemukan bahwa piringan bagian dalam di sekitar XUE 1 sangat mirip dengan yang ditemukan di daerah pembentuk bintang di dekatnya,” kata anggota tim Reins Waters dari Radboud University di Belanda. “Kami mendeteksi air dan molekul lain seperti karbon monoksida, karbon dioksida, hidrogen sianida, dan asetilena. Namun, emisi yang ditemukan lebih lemah dari perkiraan beberapa model. Ini mungkin berarti radius luar piringan yang kecil.”

Lars Kuijpers dari Radboud University menambahkan: “Kami terkejut dan gembira karena ini adalah pertama kalinya molekul-molekul ini terdeteksi dalam kondisi ekstrem seperti itu.” Tim juga menemukan debu silikat kecil yang mengkristal sebagian di permukaan cakram. Ini dianggap sebagai bahan penyusun planet berbatu.

Implikasinya terhadap pembentukan planet berbatu

Hasil ini merupakan kabar baik bagi pembentukan planet berbatu, karena tim sains menemukan bahwa kondisi di piringan bagian dalam serupa dengan piringan yang telah dipelajari dengan baik di daerah pembentuk bintang terdekat, di mana hanya bintang bermassa rendah yang terbentuk. Hal ini menunjukkan bahwa planet berbatu dapat terbentuk di lingkungan yang jauh lebih luas daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Tim menunjukkan bahwa sisa pengamatan dari program XUE sangat penting untuk mengidentifikasi kesamaan antara kondisi-kondisi ini.

“XUE 1 menunjukkan kepada kita bahwa kondisi yang diperlukan untuk terbentuknya planet berbatu memang ada, jadi langkah selanjutnya adalah memeriksa seberapa umum kondisi ini,” kata Ramirez-Taños. “Kami akan memantau disk lain di area yang sama untuk menentukan frekuensi pengamatan kondisi ini.”

Hasil ini telah dipublikasikan di itu Jurnal Astrofisika.

Referensi: “XUE: Inventarisasi molekuler di wilayah dalam piringan protoplanet dengan radiasi tinggi” oleh María Claudia Ramírez-Taños, Arjan Beck, Lars Kuijpers, Reins Waters, Christian Goebel, Thomas Henning, Inga Kamp, Thomas Prebisch, Konstantin F. Getman, Germán Chaparro, Pablo Cuartas-Restrepo, Alex D. Cotter, Eric D. Vigilson, Sierra L. Grant, Thomas J. Elena Sabbi, Benoit Taboni, Andrew J. Musim dingin, Anna F. McLeod, Roy van Bokel dan Circus E. Van Terwisja, 30 November 2023, itu Surat Jurnal Astrofisika.
doi: 10.3847/2041-8213/ad03f8

Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah observatorium sains luar angkasa terkemuka di dunia. Webb memecahkan misteri tata surya kita, melihat melampaui dunia jauh di sekitar bintang lain, dan menjelajahi struktur misterius serta asal usul alam semesta dan tempat kita di dalamnya. WEB adalah program yang dipimpin internasional NASA Dengan mitranya Badan Antariksa Eropa (ESA)Badan Antariksa Eropa) dan Badan Antariksa Kanada.