Révèle les secrets de la planète rocheuse aux extrémités cosmiques

Les astronomes découvrent un groupe de molécules qui font partie des éléments constitutifs des planètes rocheuses.

L’espace est un environnement hostile, mais certaines zones sont plus hostiles que d’autres. La région de formation d’étoiles, connue sous le nom de nébuleuse de l’écrevisse, abrite certaines des étoiles les plus massives de notre galaxie. Les étoiles massives sont plus chaudes et émettent donc une plus grande quantité de rayonnement ultraviolet. Cette lumière ultraviolette baigne les disques de formation des planètes autour des étoiles proches. Les astronomes s’attendent à ce que le rayonnement ultraviolet décompose de nombreuses molécules chimiques. Cependant, Télescope spatial James Webb Découvrez une variété de molécules dans l’un de ces disques, notamment l’eau, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, le cyanure d’hydrogène et l’acétylène. Ces molécules font partie des éléments constitutifs des planètes rocheuses.

Il s’agit d’une vue d’artiste d’une jeune étoile entourée d’un disque protoplanétaire dans lequel se forment des planètes. Crédit : Esso

Le télescope spatial Webb révèle que des planètes rocheuses peuvent se former dans des environnements extrêmes

Une équipe internationale d’astronomes a utilisé le télescope spatial James Webb de la NASA pour effectuer les premières observations d’eau et d’autres molécules dans l’intérieur rocheux et hautement radié des planètes, dans l’un des environnements les plus extrêmes de notre galaxie. Ces résultats suggèrent que les conditions de formation des planètes rocheuses peuvent se produire dans un éventail d’environnements possibles plus large qu’on ne le pensait auparavant.

Les premiers résultats du programme XUE

Ce sont les premiers résultats du télescope spatial James Webb Extreme Ultraviolet (XUE), qui se concentre sur la caractérisation des disques de formation de planètes (d’énormes nuages ​​​​en rotation de gaz, de poussière et de morceaux de roche où les planètes se forment et évoluent) dans des étoiles massives. formant des régions. Ces régions représentent probablement l’environnement dans lequel se sont formés la plupart des systèmes planétaires. Comprendre l’influence de l’environnement sur la formation des planètes est important pour que les scientifiques puissent mieux comprendre la diversité des différents types d’exoplanètes.

Etude de la nébuleuse de l’écrevisse

Le programme XUE cible un total de 15 disques dans trois régions de la nébuleuse de l’écrevisse (également connue sous le nom de NGC 6357), une grande nébuleuse en émission située à environ 5 500 années-lumière de la Terre dans la constellation du Scorpion. La nébuleuse de l’écrevisse est l’un des complexes de formation d’étoiles massives les plus récents et les plus proches, abritant certaines des étoiles les plus massives de notre galaxie. Les étoiles massives sont plus chaudes et émettent donc plus de rayonnement ultraviolet. Cela peut disperser le gaz, ce qui rend la durée de vie prévue du disque aussi courte qu’un million d’années. Grâce à Webb, les astronomes peuvent désormais étudier l’effet du rayonnement ultraviolet sur les régions intérieures des disques protoplanétaires formant les planètes terrestres autour d’étoiles comme notre Soleil.

Capacités Web uniques

« Webb est le seul télescope doté de la résolution spatiale et de la sensibilité nécessaires pour étudier les disques de formation de planètes dans les régions de formation d’étoiles massives », a déclaré la chef d’équipe Maria Claudia Ramírez Tanos de l’Institut Max Planck d’astronomie en Allemagne.

Les astronomes visent à caractériser les propriétés physiques et la composition chimique des régions de disques rocheux formant des planètes dans la nébuleuse de l’écrevisse à l’aide de spectromètres à moyenne résolution sur l’instrument infrarouge moyen (MIRI) de Webb. Ce premier résultat porte sur un disque protoplanétaire appelé XUE 1, situé dans l’amas d’étoiles Pismis 24.

« Seules la gamme de longueurs d’onde et la résolution spectrale de MIRI nous permettent d’examiner l’inventaire moléculaire et les conditions physiques des gaz chauds et de la poussière où se forment les planètes rocheuses », a ajouté Arjan Beck, membre de l’équipe de l’Université de Stockholm en Suède.

Compte tenu de son emplacement à proximité de plusieurs étoiles massives de NGC 6357, les scientifiques s’attendent à ce que XUE 1 ait été constamment exposé à de grandes quantités de rayonnement ultraviolet tout au long de sa vie. Cependant, dans cet environnement extrême, l’équipe a tout de même découvert un groupe de molécules qui constituent les éléments constitutifs des planètes telluriques.

« Nous avons constaté que le disque interne autour de XUE 1 est remarquablement similaire à ceux trouvés dans les régions voisines de formation d’étoiles », a déclaré Reins Waters, membre de l’équipe de l’Université Radboud aux Pays-Bas. « Nous avons détecté de l’eau et d’autres molécules telles que le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, le cyanure d’hydrogène et l’acétylène. Cependant, les émissions trouvées étaient plus faibles que ce que prédisaient certains modèles. Cela peut signifier un petit rayon extérieur du disque. « 

Lars Kuijpers de l’Université Radboud a ajouté : « Nous avons été surpris et enthousiasmés car c’est la première fois que ces molécules sont détectées dans des conditions aussi extrêmes. » L’équipe a également trouvé une petite poussière de silicate partiellement cristallisée à la surface du disque. Ceux-ci sont considérés comme les éléments constitutifs des planètes rocheuses.

Implications pour la formation de planètes rocheuses

Ces résultats sont une bonne nouvelle pour la formation de planètes rocheuses, car l’équipe scientifique a découvert que les conditions dans le disque interne sont similaires à celles des disques bien étudiés trouvés dans les régions voisines de formation d’étoiles, où se forment uniquement des étoiles de faible masse. Cela suggère que les planètes rocheuses peuvent se former dans un éventail d’environnements beaucoup plus large qu’on ne le pensait auparavant.

L’équipe souligne que les observations restantes du programme XUE sont cruciales pour identifier les points communs entre ces conditions.

« XUE 1 nous montre que les conditions nécessaires à la formation des planètes rocheuses existent, la prochaine étape consiste donc à vérifier à quel point cela est courant », explique Ramirez-Taños. « Nous surveillerons d’autres disques dans la même zone pour déterminer la fréquence à laquelle ces conditions peuvent être observées. »

Ces résultats ont été publiés dans le Journal d’astrophysique.

Référence : « XUE : Inventaire moléculaire dans la région interne d’un disque protoplanétaire hautement irradié » par 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. Hiver, Anna F. McLeod, Roy van Bokel et Circus E. Van Terwisja, le 30 novembre 2023, le Lettres de journaux astrophysiques.
est ce que je: 10.3847/2041-8213/ad03f8

Le télescope spatial James Webb est le principal observatoire des sciences spatiales au monde. Webb résout les mystères de notre système solaire, regarde au-delà des mondes lointains autour d’autres étoiles et explore les structures mystérieuses et les origines de notre univers et la place que nous y occupons. WEB est un programme international NASA Avec ses partenaires l’Agence spatiale européenne (ESA)Agence spatiale européenne) et l’Agence spatiale canadienne.