Nasycené uhlovodíky v okolí mladé hvězdy teleskopem Webb

Planety se rodí v prstencích plynu a prachu kolem mladých hvězd. Pozorování naznačují, že terestrické planety se budou tvořit efektivněji než plynní obři v discích kolem hvězd s velmi nízkou hmotností. U hvězd s velmi nízkou hmotností je pozorován nejvyšší výskyt kamenných planet, avšak jejich složení je z velké části dosud neznámé.

Například systém Trappist-1 se skládá ze sedmi kamenných planet obíhajících okolo hvězdy do vzdálenosti jen asi 0,1 au (tedy do 15 miliónů kilometrů). Obecně se předpokládá, že svým složením se podobají Zemi. Nová data od Webba však naznačují, že disky kolem velmi málo hmotných hvězd se mohou vyvíjet jinak než disky kolem hmotnějších hvězd.

MIRI Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) má za cíl vybudovat most mezi chemickým inventářem disků a vlastnostmi exoplanet. V nové studii tento tým prozkoumal oblast kolem hvězdy o velmi nízké hmotnosti, která dosahuje jen asi 11 % hmotnosti Slunce (známé jako ISO-ChaI 147). Tato pozorování poskytují pohled na životní prostředí a také základní složky pro vznik planet. Tým zjistil, že plyn v okolí hvězdy je bohatý na uhlík. To by mohlo být způsobeno tím, že uhlík je odstraněn z pevného materiálu, ze kterého se mohou formovat kamenné planety. To by také mohlo vysvětlit, proč je Země relativně chudá na uhlík.

Webb má lepší citlivost a spektrální rozlišení než předchozí infračervené vesmírné dalekohledy. Tato pozorování nejsou možná ze Země, protože emise jsou blokovány atmosférou. Dříve mohli astronomové z tohoto objektu identifikovat pouze emisi acetylenu (C₂H₂). Webbova vyšší citlivost a spektrální rozlišení umožnily detekovat slabou emisi z méně hojných molekul. Webb tak vědcům umožnil pochopit, že tyto molekuly uhlovodíků jsou nejen rozmanité, ale také hojné.

Spektrum odhalené Webbovým Mid-InfraRed Instrument (MIRI) odhaluje nejbohatší uhlovodíkovou chemii, která byla dosud pozorována v protoplanetárním disku. Sestává z 13 molekul nesoucích uhlík. Až po benzen. To zahrnuje první extrasolární detekci etanu (C₂H₆), největšího plně nasyceného uhlovodíku (molekuly tvořené pouze jednoduchými vazbami mezi atomy uhlíku), které byly detekovány mimo naši Sluneční soustavu. Vzhledem k tomu, že se očekává, že plně nasycené uhlovodíky se budou tvořit z více zásaditých molekul, jejich detekce zde poskytuje výzkumníkům vodítka o chemickém prostředí. Tým také úspěšně detekoval ethylen (C₂H₄), propin (C₃H₄) a nebo methylový radikál CH₃.

Stejno molekuly již byly detekovány v naší Sluneční soustavě, například v kometách jako 67P/Churyumov-Gerasimenko a C/2014 Q2 (Lovejoy). Je úžasné, že nyní mohou badatelé sledovat tanec těchto molekul v planetárních kolébkách. Výzkumný tým naznačuje, že tyto výsledky mají velké důsledky pro astrochemii a planety, které se rodí ve vnitřním pásmu (do 0,1 au). Tato chemise se zásadně liší od chemie, kterou vidíme na discích kolem hvězd slunečního typu, kde dominují molekuly nesoucí kyslík (jako oxid uhličitý a voda). Nová studie prokazuje, že se jedná o jedinečnou třídu objektů.

Vědecký tým v úmyslu rozšířit svou studii na větší vzorek disků kolem hvězd s velmi nízkou hmotností. Chtějí pochopit, jak běžné jsou takové exotické oblasti, kde se tvoří pozemské planety bohaté na uhlík. Navíc několik prvků v datech Webb je stále neidentifikováno, takže k úplné interpretaci získaných pozorování je zapotřebí ještě více spektroskopie.

• Zdroj: Webb finds plethora of carbon molecules around young star