Znanstvenici su uz pomoć svemirskog teleskopa James Webb otkrili neuobičajeni disk oko mlade zvijezde u kojem dominira ugljikov dioksid, dok je vode gotovo nemoguće otkriti. Otkriće ruši dosadašnje pretpostavke o kemiji nastanaka planeta.
Istraživanje kojim je vodila Jenny Frediani sa Sveučilišta u Stockholmu otkrilo je disk oko mlade zvijezde s iznimno neobičnim sastavom: u području gdje se jednog dana mogu formirati planeti slični Zemlji pronađene su iznenađujuće velike količine ugljikova dioksida (CO₂). Rezultati, objavljeni u časopisu Astronomy & Astrophysics, pokazuju da je omjer CO₂ i vode potpuno drugačiji od onoga što se očekivalo.
“Za razliku od većine obližnjih diskova gdje vodena para prevladava u unutarnjim regijama, ovaj je disk zapanjujuće bogat ugljikovim dioksidom”, objašnjava Frediani, doktorandica na Odsjeku za astronomiju. “Voda je u sustavu toliko oskudna da je jedva mjerljiva – u potpunom kontrastu s onim što inače opažamo.”
Što kažu modeli nastanka planeta?
Mlade zvijezde u početku su okružene oblacima plina iz kojih nastaju i disci, a unutar njih i planeti. Prema standardnim modelima, sitne čestice leda, bogate vodom, polako migriraju iz hladnih vanjskih dijelova diska prema toplijim unutarnjim zonama. Tamo se led sublimira, odnosno prelazi iz krutog u plinovito stanje, što obično stvara snažne potpise vodene pare.
No u ovom slučaju, spektar zabilježen instrumentom MIRI (Mid-Infrared Instrument) na teleskopu James Webb otkriva upravo suprotno: obilne količine ugljikova dioksida, dok je vode gotovo u tragovima.
“Takva kemija teško se uklapa u postojeće modele evolucije diskova”, kaže Frediani. “Visoka razina CO₂ u odnosu na vodu ne može se jednostavno objasniti poznatim procesima.”
Uloga ultraljubičastog zračenja
Prema Arjanu Biku, istraživaču sa Sveučilišta u Stockholmu, moguće objašnjenje leži u intenzivnom ultraljubičastom zračenju. “Tako visoka koncentracija ugljikova dioksida u zoni nastanka planeta bila je neočekivana. Najvjerojatnije je riječ o učinku snažnog zračenja, bilo same zvijezde domaćina ili masivnih zvijezda u njezinu susjedstvu, koje mijenja kemijske procese unutar diska.”
Osim toga, znanstvenici su u podacima pronašli i rijetke izotopne varijante CO₂, obogaćene ugljikom-13 ili izotopima kisika ¹⁷O i ¹⁸O. Takvi izotopolozi mogu biti ključ u razumijevanju neobičnih izotopnih potpisa koji se nalaze u meteoritima i kometima, drevnim ostacima nastanka našeg Sunčevog sustava.
Gdje se nalazi ovaj disk?
Disk bogat CO₂ otkriven je u masivnoj zvjezdotvornoj regiji NGC 6357, udaljenoj oko 1,7 kiloparseka, odnosno približno 53 bilijuna kilometara. Otkriće je ostvareno u sklopu međunarodne suradnje eXtreme Ultraviolet Environments (XUE), koja proučava utjecaj intenzivnih zračenja na kemiju diskova.
“Ovo je doista uzbudljivo otkriće”, kaže Maria-Claudia Ramirez-Tannus s Max Planck Instituta za astronomiju u Heidelbergu i voditeljica XUE projekta. “Pokazuje da ekstremna radijacijska okruženja, koja su česta u područjima stvaranja masivnih zvijezda, mogu izmijeniti osnovne gradivne blokove planeta. Budući da većina zvijezda, a vjerojatno i planeta, nastaje upravo u takvim regijama, razumijevanje ovih procesa ključno je za shvaćanje raznolikosti planetarnih atmosfera i njihovog potencijala za nastanjivost.”
Moć teleskopa James Webb
Instrument MIRI na teleskopu James Webb omogućuje astronomima proučavanje diskova prekrivenih prašinom s razinom detalja koja ranije nije bila moguća. Promatra infracrveno zračenje u rasponu od 5 do 28 mikrometara, a opremljen je i koronografima posebno razvijenima za otkrivanje egzoplaneta.
Zahvaljujući MIRI-ju, istraživači danas mogu uspoređivati ekstremna radijacijska okruženja s mirnijim i izoliranim regijama te time sve jasnije razumjeti raznolikost uvjeta koji oblikuju nastajuće planetarne sustave.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
