Космический телескоп James Webb (JWST) разрешил давний спор, подтвердив вывод, сделанный обсерваторией Hubble более 20 лет назад. Его суть заключается в том, что протопланетные диски в ранней Вселенной существовали дольше, чем сейчас.
В 2003 году Hubble представил доказательства существования массивной экзопланеты у очень старой звезды, почти такой же старой как Вселенная. Эта находка поставила в тупик астрономов. Дело в том, что существовавшие на заре Вселенной звезды, формировались в основном из водорода и гелия, практически не имея тяжелых элементов, которые являются строительными блоками планет. Теоретические модели показывали, что при таких вводных протопланетные диски должны очень быстро рассеиваться под действием звездного излучения, не давая возможности сформироваться крупным экзопланетам.
Чтобы разрешить эту загадку, ученые использовали JWST. Телескоп был направлен на звездное скопление NGC 346 в Малом Магеллановом облаке — карликовой галактике, которая является одним из ближайших соседей Млечного Пути. NGC 346 было выбрано потому, что содержит мало тяжелых элементов. Таким образом его можно использовать в качестве своеобразной природной лаборатории для изучения звездной среды с условиями, похожими на те, что существовали в ранней Вселенной.
В середине нулевых Hubble уже наблюдал за NGC 346 и выявил в нем множество звезд возрастом от 20 до 30 млн лет, вокруг которых, все еще существовали протопланетные диски. Это противоречило результатам наблюдений регионов активного звездообразования Млечного Пути, показавшим, что такие диски обычно рассеиваются всего через 2-3 миллиона лет.
JWST удалось получить спектры звезд в скоплении NGC 346 и подтвердить выводы «коллеги». Действительно, даже в относительно старом возрасте они все еще окружены дисками, и все еще находятся в процессе поглощения материала. Это означает, что у экзопланет в таких системах есть гораздо больше времени для формирования и роста, чем в звездообразующих регионах нашей галактики, которые содержат больше тяжелых элементов.
По мнению ученых, существует два различных механизма или даже их комбинация, позволяющих протопланетным дискам дольше сохраняться в среде с дефицитом тяжелых элементов. Во-первых, диски действительно сдуваются под действием звездного излучения. Но, по всей видимости, этот процесс эффективен лишь когда в нем присутствует большое количество элементов, тяжелее водорода и гелия.
Вторая возможность заключается в том, что для формирования звезды, похожей на Солнце, при недостатке более тяжелых элементов ей придется начать с более крупного газового облака. Большее газовое облако приведет к образованию большего диска. Значит звездному излучению потребуется больше времени, чтобы сдуть остатки диска.
По материалам NASA
