Svemirski teleskop James Webb prvi je put detektirao UV-fluorescentni ugljikov monoksid u protoplanetarnom disku krhotina oko mlade zvijezde HD 131488. Opažanja ukazuju da se plin u unutarnjem dijelu sustava ne zadržava kao ostatak njegova nastanka, već se kontinuirano obnavlja procesima aktivnog uništavanja egzokometa. Nalazi imaju važne implikacije za razumijevanje kemijskog sastava područja u kojima nastaju planeti. HD 131488 je mlada zvijezda stara oko 15 milijuna godina, član asocijacije Škorpion–Kentaur. Nalazi se u zviježđu Kentaura, na udaljenosti od približno 500 svjetlosnih godina od Zemlje. Riječ je o zvijezdi ranog spektralnog tipa A, osjetno toplijoj i masivnijoj od Sunca. Njezin disk krhotina astronomima je poznat već godinama, no nova opažanja sada po prvi put omogućuju izravniji pogled u njegovu unutarnju zonu, ondje gdje bi se mogli formirati planeti.
Što su ranija opažanja otkrivala o disku
Ranija promatranja teleskopom ALMA, u radijskom području spektra, pokazala su veliku količinu hladnog ugljikova monoksida i prašine na udaljenostima od približno 30 do 100 astronomskih jedinica od zvijezde. Infracrveni podaci s Opservatorija Gemini i NASA-inog Infrared Telescope Facility upućivali su na prisutnost toplije prašine i čvrstih čestica u unutarnjoj zoni diska. Optička mjerenja dodatno su sugerirala postojanje vrućeg atomskog plina, poput kalcija i kalija, što je ukazivalo na kemijski aktivno okruženje blizu zvijezde.
Unatoč tim nalazima, priroda plina u unutarnjem dijelu diska ostala je nejasna. Posebno je nedostajala izravna detekcija molekularnog plina na malim udaljenostima od zvijezde, što je ograničavalo tumačenja o njegovu podrijetlu i dinamici. Upravo je taj jaz omogućio novi skup opažanja teleskopa James Webb.
Topli ugljikov monoksid i tragovi uništavanja egzokometa
Tijekom promatranja u veljači 2023., koje je trajalo oko jednog sata, James Webb zabilježio je malu količinu toplog ugljikova monoksida u unutarnjem dijelu diska, između 0,5 i 10 astronomskih jedinica od zvijezde. Procijenjena masa tog plina iznosi oko stotisućiti dio mase hladnog ugljikova monoksida u vanjskom dijelu diska. Podaci pritom pokazuju da se molekule ponašaju kao da su pod snažnim utjecajem ultraljubičastog zračenja zvijezde.
To se vidi po neobičnoj razlici između dviju “temperatura” koje znanstvenici mjere u molekulama. Jedna opisuje koliko se molekule vrte, a druga koliko su im unutarnje vibracije pobuđene. U ovom slučaju “temperatura vrtnje” ugljikova monoksida iznosi najviše oko 450 K i pada do približno 150 K dalje od zvijezde. “Temperatura vibracija” doseže oko 8800 K, što odgovara snažnom UV zračenju zvijezde. Kelvin je samo skala temperature koju fizičari koriste u ovakvim mjerenjima, a ovdje je bitan odnos: molekule su “uzbuđene” UV svjetlom mnogo više nego što bi bile u uobičajenim uvjetima, što objašnjava zašto se vidi fluorescencija.
Analiza je također pokazala povišen omjer ugljika-12 i ugljika-13 (C-12/C-13), što autori tumače kao znak da u toj rijetkoj toploj komponenti postoji i prašina koja djelomično prigušuje svjetlost. Da bi se dobio točno onakav uzorak zračenja kakav je Webb zabilježio, ugljikov monoksid mora imati i “s kim se sudarati”, odnosno druge čestice koje mu oduzimaju dio energije. U radu su razmotrena dva moguća kandidata, vodik i vodena para, pri čemu se vodik pokazao manje vjerojatnim, a vodena para vjerojatnijim objašnjenjem. Autori pritom ističu da bi ta vodena para mogla dolaziti od kometa koji se raspadaju pod utjecajem zvijezde.
Rezultati zato snažno podupiru tumačenje da se plin u disku oko HD 131488 ne zadržava kao ostatak iz vremena nastanka zvijezde, nego se stalno obnavlja razaranjem egzokometa. Budući da u unutarnjoj zoni diska ima mnogo ugljika i kisika, a malo vodika, planeti koji bi se ondje formirali imali bi kemijski sastav s velikim udjelom elemenata težih od vodika. To je ono što autori nazivaju visokom “metalnošću”, i time se takvi planeti razlikuju od tijela koja nastaju u vodikom bogatim početnim oblacima plina.
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.
