James Webb svemirski teleskop otkriva kozmičke vjetrove koji oblikuju nastanak novih planeta

U beskonačnim prostranstvima svemira, svake sekunde rađa se na tisuće novih zvijezda, a mnoge od njih okružuju vrtložni oblaci plina i prašine, poznati kao protoplanetarni diskovi—mjesta na kojima nastaju planeti poput našeg. Iako igraju ključnu ulogu u formiranju planeta, procesi koji upravljaju evolucijom tih diskova dugo su bili nejasni znanstvenicima—sve do sada. Tim astronoma predvođen istraživačima sa Sveučilišta u Arizoni napravio je revolucionarna otkrića koristeći NASA-in James Webb svemirski teleskop (JWST), rasvjetljujući sile koje oblikuju ove diskove i, posljedično, planete koji iz njih nastaju.

Otključavanje tajni kozmičkih vjetrova

Jedno od najfascinantnijih otkrića u ovoj studiji je identifikacija plinskih vjetrova—moćnih struja plina koje magnetska polja izbacuju iz protoplanetarnih diskova. Ovi vjetrovi ključni su za razumijevanje kako se plin i prašina u disku naposljetku spajaju, omogućujući nastanak zvijezda i planeta. Prema riječima glavne istraživačice, Ilarije Pascucci, profesorice na Laboratoriju za lunarna i planetarna istraživanja Sveučilišta u Arizoni, ovaj proces, poznat kao akrecija, od presudne je važnosti za rast zvijezda.

“Zvijezde rastu privlačenjem materijala iz okolnog diska, ali da bi se to dogodilo, plin mora izgubiti kutni moment, a plinski vjetrovi jedan su od mehanizama koji omogućuju taj gubitak,” objašnjava Pascucci. Bez tih vjetrova, koji odnose kutni moment, plin bi nastavio kružiti oko zvijezde, umjesto da padne na nju i time potakne njezin rast.

Iako su ovi kozmički vjetrovi ključni za proces akrecije, nisu jedina sila koja djeluje. U unutarnjim dijelovima diska snažna magnetska polja stvaraju takozvane rendgenske vjetrove, koji brzo izbacuju materijal prema van. U vanjskim dijelovima diska, materijal erodira pod utjecajem intenzivne zvjezdane svjetlosti, stvarajući sporije termalne vjetrove. “Za razlikovanje tih različitih tipova vjetrova potrebna su iznimno detaljna promatranja, a tu dolazi do izražaja James Webb svemirski teleskop,” kaže Tracy Beck iz NASA-inog Instituta za svemirske teleskope, suautorica studije. Zahvaljujući nevjerojatnoj osjetljivosti JWST-a, tim je uspio razlikovati ove različite vrste vjetrova i mapirati njihovu strukturu s dosad neviđenom preciznošću.

Pogled u formiranje planetarnih sustava

Za ovu studiju, tim je odabrao četiri protoplanetarna sustava, koji su sa Zemlje vidljivi sa strane. Ova orijentacija omogućila je znanstvenicima da jasnije promatraju vjetrove, jer su diskovi zasjenili dio zasljepljujuće svjetlosti središnjih zvijezda. Zahvaljujući naprednim detektorima JWST-a, istraživači su uspjeli pratiti slojeve vjetrova i otkriti složenu trodimenzionalnu strukturu. U svakom sustavu, tim je identificirao središnji mlaz okružen slojevima vjetrova koji dolaze iz različitih dijelova diska, nalik slojevima… luka.

Jedno od najznačajnijih otkrića bilo je uočavanje središnje praznine u svakom od tih vjetrovitih konusa, formirane molekularnim vjetrovima koji pušu kroz disk. Ova praznina pruža ključne dokaze o načinu na koji zvijezde akumuliraju masu i rastu s vremenom.

Iako su ova otkrića veliki korak naprijed u razumijevanju procesa nastanka zvijezda i planeta, ovo je tek početak. Pascucci i njezin tim planiraju proširiti istraživanja na proučavanje većeg broja protoplanetarnih diskova, s ciljem otkrivanja koliko su ovi vjetrovi rasprostranjeni u svemiru. “S četiri promatrana sustava teško je donijeti opće zaključke,” ističe Pascucci. “Trebamo veći uzorak kako bismo vidjeli kako se ti vjetrovi mijenjaju dok zvijezde sazrijevaju i planeti počinju oblikovati.”