Dies ist die künstlerische Darstellung eines jungen Sterns, der von einer Gas- und Staubscheibe umgeben ist. Ein internationales Team von Astronomen untersuchte mit dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA die Scheibe um einen jungen, sehr massearmen Stern namens ISO-ChaI 147. Die Ergebnisse zeigen die reichhaltigste Kohlenwasserstoffchemie, die bisher in einer protoplanetaren Scheibe beobachtet wurde. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech
verwenden James Webb-WeltraumteleskopWissenschaftler haben eine reiche Vielfalt an Kohlenstoffmolekülen in einer protoplanetaren Scheibe um einen massearmen Stern entdeckt, was auf eine einzigartige Art von Planetenentstehungsumgebung hindeutet, die zur Entstehung kohlenstoffarmer Planeten führen könnte.
Ein internationales Astronomenteam hat eine Gas- und Staubscheibe um einen jungen Stern mit sehr geringer Masse untersucht. NASAJames Webb-Weltraumteleskop (JWST). Die Ergebnisse zeigen die größte Anzahl kohlenstoffhaltiger Moleküle, die bisher in einer solchen Scheibe beobachtet wurde. Diese Ergebnisse haben Auswirkungen auf die mögliche Zusammensetzung etwaiger Planeten, die sich um diesen Stern bilden könnten.
Auswirkungen auf die Planetenentstehung
Gesteinsplaneten bilden sich eher um massearme Sterne als um Gasriesen, was sie zu den häufigsten Planeten um die häufigsten Sterne in unserer Galaxie macht. Über die Chemie dieser Welten, die der Erde ähneln oder sich stark von ihr unterscheiden können, ist wenig bekannt. Durch die Untersuchung der Scheiben, aus denen solche Planeten entstehen, hoffen Astronomen, den Prozess der Planetenentstehung und die Zusammensetzung der entstehenden Planeten besser zu verstehen.
Planetenbildende Scheiben um Sterne mit sehr geringer Masse sind schwierig zu untersuchen, da sie kleiner und schwächer sind als Scheiben um Sterne mit hoher Masse. Ein Programm namens MIRI (Mid-Infrared Instrument) für den Mid-Range Infrarot Disk Survey (MINDS) zielt darauf ab, die einzigartigen Fähigkeiten von Webb zu nutzen, um eine Brücke zwischen dem chemischen Inventar von Scheiben und den Eigenschaften von Exoplaneten zu schlagen.
„Webb hat eine bessere Empfindlichkeit und spektrale Auflösung als frühere Infrarot-Weltraumteleskope“, erklärte Hauptautor Aditya Araphavi von der Universität Groningen in den Niederlanden. „Diese Beobachtungen sind von der Erde aus nicht möglich, da die Emissionen der Scheibe durch unsere Atmosphäre blockiert werden.“
Das Spektrum des Sterns ISO-ChaI 147, das vom MIRI-Instrument (Mid-Infrared Instrument) des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA entdeckt wurde, zeigt die reichhaltigste Kohlenwasserstoffchemie, die bisher in einer protoplanetaren Scheibe beobachtet wurde, bestehend aus 13 kohlenstoffhaltigen Molekülen. Dazu gehört auch die erste extrasolare Entdeckung von Ethan (C2H6). Dem Team gelang es außerdem erstmals, Ethylen (C2H4), Propen (C3H4) und das Methylradikal CH3 in einer protoplanetaren Scheibe nachzuweisen. Bildquelle: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
Bahnbrechende Entdeckungen in der exoplanetaren Chemie
In einer neuen Studie erforschte dieses Team die Region um einen sehr massearmen Stern namens ISO-ChaI 147, einen 1 bis 2 Millionen Jahre alten Stern, der nur das 0,11-fache der Sonnenmasse wiegt. Das von Webbs MIRI-Instrument entdeckte Spektrum zeigt die reichhaltigste Kohlenwasserstoffchemie, die bisher in einer protoplanetaren Scheibe beobachtet wurde – insgesamt 13 verschiedene kohlenstoffhaltige Moleküle. Zu den Erkenntnissen des Teams gehört die erste Entdeckung von Ethan (C2H6) außerhalb unseres Sonnensystems sowie Ethylen (C2H4), Propen (ca3H4) und das Methylradikal CH3.
„Diese Moleküle wurden bereits in unserem Sonnensystem nachgewiesen, beispielsweise in Kometen wie 67P/Churyumov-Gerasimenko und C/2014 Q2 (Lovejoy)“, fügte Arabhavi hinzu. „Webb hat uns gezeigt, dass diese Kohlenwasserstoffmoleküle nicht nur vielfältig, sondern auch reichlich vorhanden sind. Es ist erstaunlich, dass wir jetzt den Tanz dieser Moleküle in der Wiege der Planeten sehen können.“ an die wir normalerweise denken.“
Das Team weist darauf hin, dass diese Ergebnisse große Auswirkungen auf die Chemie der inneren Scheibe und der Planeten haben, die sich dort bilden könnten. Da Webb herausfand, dass das Gas in der Scheibe sehr kohlenstoffreich ist, ist in den festen Materialien, aus denen die Planeten entstehen, wahrscheinlich nur noch wenig Kohlenstoff übrig. Infolgedessen könnten die dort entstehenden Planeten kohlenstoffarm sein. (Die Erde selbst gilt als kohlenstoffarm.)
„Das unterscheidet sich stark von der Zusammensetzung, die wir in Scheiben um sonnenähnliche Sterne sehen, wo sauerstoffhaltige Moleküle wie Wasser und Kohlendioxid dominieren“, fügte Teammitglied Inga Kamp, ebenfalls von der Universität Groningen, hinzu. „Dieses Objekt beweist, dass es sich um eine einzigartige Klasse von Organismen handelt.“
„Es ist unglaublich, dass wir Moleküle, die wir auf der Erde gut kennen, wie etwa Benzol, in einem mehr als 600 Lichtjahre entfernten Objekt nachweisen und quantifizieren können“, fügte Teammitglied Agnès Perrin vom Centre National de la Recherche Scientifique hinzu. in Frankreich.
Zukünftige Forschungsrichtungen
Als nächstes beabsichtigt das Wissenschaftsteam, seine Studie auf eine größere Stichprobe dieser Scheiben um Sterne mit sehr geringer Masse auszudehnen, um ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie häufig oder ungewöhnlich kohlenstoffreich terrestrische Planetenentstehungsregionen sind. „Die Ausweitung unserer Studie wird es uns auch ermöglichen, besser zu verstehen, wie diese Moleküle entstehen“, erklärte Teammitglied und MINDS-Hauptforscher Thomas Henning vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland. „Viele Merkmale in den Webb-Daten bleiben außerdem unerkannt, sodass eine weitere Spektralanalyse erforderlich ist, um unsere Beobachtungen vollständig zu interpretieren.“
Diese Arbeit unterstreicht auch die dringende Notwendigkeit für Wissenschaftler, disziplinübergreifend zusammenzuarbeiten. Das Team stellt fest, dass diese Ergebnisse und begleitenden Daten zu anderen Bereichen, einschließlich der theoretischen Physik, Chemie und Astrochemie, beitragen können, um Spektren zu interpretieren und neue Funktionen in diesem Wellenlängenbereich zu erkunden.
Weitere Informationen zu dieser Entdeckung finden Sie unter Web enthüllt die Geheimnisse kohlenstoffreicher protoplanetarer Scheiben.
Referenz: „Reichlich vorhandene Kohlenwasserstoffe in der Scheibe um einen Stern mit extrem geringer Masse“ von A. M. Arabhavi, I. Kamp, Th. Henning, E.F. van Dishoek, V. Christen, D. Gasman, A. Perrin, M. Goodale, B. Tabone, J. Kanwar, L. B. F. M. Waters, I. Pascucci, M. Samland, J. Beiruti, J. Bitoni, S. L. Grant, P. O. Lagage, T. B. Ray, P. Vandenbosch, O. Apsell, I. Argirio, De Parrado, A. Boccaletti, J. Bowman, A. Carati O. Jarati, A.M. Glauser, F. Lahuis, M. Müller, J. Olofsson, E. Pantin, S. Chitawar, M. Morales-Calderon, R. Franceschi, H. Zhang, N. Pawlik, D. Rodgers-Lee, J. Schreiber, K. Schwartz, M. Temminck, M. Flasbloom. , C. Wright, L. Colina, J. Austin, 6. Juni 2024, Wissenschaften.
doi: 10.1126/science.adi8147
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Weltraumobservatorium. Webb löst die Geheimnisse unseres Sonnensystems, blickt über die fernen Welten um andere Sterne hinaus und erforscht die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin. WEB ist ein internationales Programm, das von der NASA und ihren Partnern, der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), geleitet wird.Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Canadian Space Agency).
