8 Minutės
Vagantis pasaulis patyrė žvaigždiško tipo augimo proveržį
Mažas, laisvai plūduriuojantis planetos masės objektas, žinomas kaip Cha 1107-7626, buvo pastebėtas patiriantis neįprastą akrecijos protrūkį. Astronomai užregistravo piko masės akrecijos spartą maždaug 1 × 10⁻⁷ Jupiterio masės per metus — tai atitinka maždaug 6 milijardus metrikinių tonų per sekundę — ir ši sparta išliko bent dvi mėnesius. Tai stipriausias kada nors matytas akrecijos epizodas objektui planetos masės diapazone ir rodo elgseną, anksčiau stebėtą tik jaunuose žvaigždžių bei rudųjų nykštukų atveju.
Cha 1107-7626 masė įvertinta apie 5–10 Jupiterio masių, kas yra gerokai žemiau 13 Jupiterių ribos, kuri tradiciškai skiria planetas nuo rudųjų nykštukų, ir žymiai žemiau 80 Jupiterių ribos, reikalingos vandenilio degimui žvaigždėje. Objektas yra apie 620 šviesmečių ( ~190 parsekų) atstumu Chamaeleon žvaigždžių formavimosi komplekse. Jis pirmą kartą buvo identifikuotas 2008 metais dėl požymių, rodančių akreciją iš supančio dujų ir dulkių disko. Nauji, 2025 metų stebėjimai pateikia įtikinamus argumentus, kad bent dalis laisvai plūduriuojančių planetos masės objektų gali susiformuoti per žvaigždišką griūtį, o ne būdami išmesti iš orbitos esančių planetų.
Tokio masto akrecijos protrūkis atspindi dinamišką vidinę diskos evoliuciją ir magnetinių laukų įtaką. Stebėjimas atveria galimybę peržiūrėti, kaip besiformuojančios palydovų sistemos ar mėnuliai gali pradėti kirsti kelią aplink tokius objektus; taip pat suteikia empirinius duomenis, reikalingus akrecijos teorijoms pritaikyti prie itin mažo masės skalės.
Stebėjimai, instrumentai ir laiko juosta
Astronomas Víctor Almendros-Abad ir kolegos vykdė specialią stebėjimų kampaniją pirmoje 2025 metų pusėje. Naudodami XSHOOTER spektrografą Europos Pietų observatorijos (ESO) Labai Didžiojo teleskopo (VLT) komplekte, jie atliko pasikartojančias optines ir artimosios infraraudonosios srities nuotraukas balandį, gegužę ir birželį, o vėliau stebėjimus pratęsė iki liepos ir rugpjūčio, įtraukdami vidutinės infraraudonosios srities matavimus. James Webb kosminis teleskopas (JWST) suteikė papildomą infraraudonųjų spindulių jautrumą, padėjusį atskleisti cheminius ir terminės būklės pasikeitimus diske per protrūkį.
Iki vėlyvo birželio viskas atrodė įprasta, kai Cha 1107-7626 staiga pašviesėjo. Matomas spinduliuotės padidėjimas optinėje srityje priminė EXor tipo protrūkį — trumpalaikį, tranzitorinį pašviesėjimą, klasikiniu būdu siejamą su magnetiškai kanalizuota, pagreitinta akrecija jaunuose žvaigždžių sistemos komponentuose. Svarbiausia, spektras parodė vandenilio emisijos linijas, kurios yra magnetosferinės akrecijos ženklas — procesas, kurio metu medžiaga iš disko nuosekliai nukreipiama palei magnetinio lauko linijas į centrą sudarantį objektą.
Archyviniai duomenys rodo panašų akrecijos intensyvumo padidėjimą 2016 metais, todėl šie įvykiai gali būti kartotiniai arba periodiški. Kai paskutinė kampanija baigėsi rugpjūtį, protrūkis vis dar tęsėsi, o tai leidžia manyti apie ilgalaikes arba bent kelių mėnesių trukmės fazes.
Stebėjimų laiko juosta ir reguliari spektrinė monitoringo programa leido komandai sekti protrūkio pradžią, piko fazę ir pradines nykimo stadijas. Toks laiko raiškos riaumojimas yra kritiškai svarbus modeliuojant akrecijos tempą bei energijos paskirstymą diske ir magnetosferoje.
Disko savybės ir cheminiai ženklai
VLT ir JWST stebėjimai rodo, kad Cha 1107-7626 supa išsiplėtęs aplinkplanetinis diskas, kuriame yra silikatų ir angliavandenilių — medžiagų spektrinės savybės primena dulkėtus diskus, dažnai randamus aplink jaunus žvaigždžių objektus. Per protrūkį objekto šviesis matomoje dalyje padidėjo 3–6 kartus, artimojoje infraraudonoje srityje beveik nepakito, o vidutinės infraraudonosios srities diapazone buvo pastebėtas vidutinis šviesio padidėjimas, ką galima paaiškinti vidinio disko įšilimu.
JWST spektro duomenys taip pat atskleidė silpną vandens garų pėdsaką ir netgi subtilius pokyčius anglies turinčiuose junginiuose. Tai yra svarbu, nes rodo, kad akrecijos protrūkis keičia disko cheminį pusiausvyrą, ypač dujinėje fazėje. Tuo tarpu dulkių emisijos bruožai iš esmės išliko stabilūs — tai reiškia, kad protrūkis pirmiausia šildė ir perdirbo dujas vidiniame disko regione, o nepridėjo ryškių pasikeitimų dulkelių agregacijos ar dydžių pasiskirstyme.
Cheminių žymenų analizė (įskaitant anglies oksidų, angliavandenilių ir vandens požymius) suteikia galimybę prognozuoti, kaip pasikeitimai paveiks organinių medžiagų toleranciją ir palankumą tolesnei planetinei ar palydovų chemijai. Tokie duomenys yra itin vertingi modeliuojant termokemiją disko vidinių regionų, kur kondensacija ir migracija gali lemti palydovų formavimąsi.
Planetos masės objektą Cha 1107-7626 galima rasti Chamaeleon komplekse. Jei galėtumėte jį pamatyti šiame vaizde, jis būtų tiksliai centre. (ESO/ Digitized Sky Survey 2)
Susiformavimo scenarijai ir interpretacija
Stebėjimai labiau palankūs Cha 1107-7626 tiesioginio griūties susiformavimo scenarijai: tankus mazgas molekuliniame debesyje, užgriuvęs dėl gravitacijos ir susidarantis mažos masės objektui su nuolatiniu, cheminiu požiūriu aktyviu disku. Toks žvaigždiškas susiformavimo kelias paaiškina EXor tipo akrecijos protrūkius ir magnetiškai kanalizuotas vandenilio emisijas. Alternatyva būtų, kad objektas susiformavo orbituojančioje planetoje aplink žvaigždę ir vėliau buvo išmestas gravitacinių sąveikų metu. Nors tai nėra neįmanoma, ankstyva išmetimo fazė tikėtina, kad sutrikdytų diską; tokio apimties ir dinamiškai aktyvaus disko išsaugojimui reikėtų ypač švelnios išmetimo trajektorijos, todėl toks scenarijus šiuo atveju atrodo mažiau tikėtinas.
Jeigu Cha 1107-7626 ir panašūs laisvai plūduriuojantys planetos masės objektai (FFPMO angliškai) gali susiformuoti izoliuotai, tai išplečia galimų gamybos kelių spektrą, kuriuo Visata formuoja planetinius ir subžvaigždinius kūnus. Tai kelia papildomų klausimų apie palydovų susiformavimą aplink tokius objektus, jų diskų terminį ir cheminį evoliucionavimą bei apie subžvaigždinių objektų demografiją žvaigždžių formavimo regionuose.
Modeliai, derinantys hidrodinamiką su magnetohidrodinamika (MHD), parodo, kad magnetosferiniai kanalai yra pakankamai stiprūs net kelių Jupiterių masių objektuose, kad nukreiptų akrecinį srautą; realūs stebėjimai, kaip šis, padeda patikrinti tuos modelius ir apriboti magnetinio lauko stiprumą bei geometriją.
Pasekmės planetų ir žvaigždžių formavimosi teorijoms
Šis aptikimas ištrina aiškią ribą tarp planetų, rudųjų nykštukų ir mažos masės žvaigždžių, parodydamas, kad planetos masės kūnas gali demonstruoti akrecijos fiziką, paprastai siejamą su aukštesnės masės objektais. Pagrindinės implikacijos apima:
- Įrodymą, kad branduolio griūtis gali sudaryti objektus planetos masės diapazone, palaikant formavimo kontinuumą nuo žvaigždžių iki planetų.
- Patvirtinimą, kad magnetiškai mediavimas akrecijos procese veikia itin mažose masėse — tai reiškia, kad magnetiniai laukai gali reguliuoti augimą net objektams, turintiems tik kelis Jupiterio masių.
- Galimybę, kad kartotiniai akrecijos protrūkiai gali reikšmingai paveikti disko cheminę sudėtį ir ankstyvą palydovų ar mėnulio sistemų formavimąsi aplink FFPMO.
Duomenys taip pat rodo, jog tęstinis stebėjimas optinėje, artimoje ir vidutinėje infraraudonoje srityse yra būtinas tiksliai nustatyti protrūkio trukmę, ieškoti periodiškumo ir žemėlapiuoti, kaip keičiasi chemija bei dulkės per laiką. Tokia laiko seka yra būtina, norint suprasti energijos paskirstymą tarp spinduliuotės, šilumos ir mechaninių protokų, kurie formuoja galutinę planetos ar palydovo architektūrą.
Eksperto įžvalga
Dr. Lina Ortega, observacinė astrofizikė, specializuojanti mažos masės objektuose, komentuoja: 'Cha 1107-7626 yra išskirtinė laboratorija. EXor tipo protrūkių stebėjimas planetos masėse parodo, jog tie patys fizikiniai mechanizmai, kurie varo žvaigždžių akreciją, gali veikti daug mažesniu mastu. Nuolatinis daugiabangis stebėjimas ir polarimetrijos tyrimai padės mums apriboti magnetinio lauko stiprumą ir disko geometriją, kurie maitina šiuos įvykius.'
Ortegos komentaras pabrėžia, kad multidisciplininiai stebėjimai — nuo spektrinių linijų variacijų iki poliarizacijos ir interferometrijos — yra reikalingi pilno vaizdo sudarymui. Tokie duomenys leis diferenciškai nustatyti, ar akrecijos kanalai yra stabilūs ilgalaikėje perspektyvoje arba pasireiškia kaip chaotiški, trumpalaikiai įvykiai.
Ateities perspektyvos ir tolimesni veiksmai
Planuojami stebėjimai su aukštos skiriamosios gebos spektrografais, laiko domeno apžvalgos ir JWST papildomi prietaisai padės nustatyti, ar tokie protrūkiai yra dažni tarp FFPMO ir kaip dažnai jie kartojasi. Radijo ir submilimetriniai observatorijos, tokios kaip ALMA arba VLA, gali ištirti tolinės disko masę ir dinamiką, tuo tarpu tikslioji spektroskopija gali aptikti formuojančiųsi palydovų ar lokalių karštų dėmių požymius, įkaitintų akrecijos srautų.
Atraskimas taip pat motyvuoja tikslingus paieškos projektus panašiems objektams netoliese esančiuose žvaigždžių formavimo regionuose, siekiant sukurti populiacijos statistiką. Tokia statistika yra būtina siekiant įvertinti, kiek FFPMO susiformuoja izoliuotai per tiesioginę griūtį, palyginti su tais, kurie galėjo būti išmesti iš planetinių sistemų.
Be to, dalykinės bendruomenės pastangos sutelkti ilgalaikį stebėjimo tinklą leis sudaryti periodiškumo archyvus, kurie yra reikalingi prognozuoti būsimas akrecijos fazes ir nustatyti galimus ryšius tarp masės, disko savybių ir protrūkio charakteristikų.
Išvados
Cha 1107-7626 išskirtinis akrecijos protrūkis įrodo, kad laisvai plūduriuojantys planetos masės objektai gali patirti greitus, žvaigždiškus augimo epizodus. Šis radinys sustiprina hipotezę, kad bent dalis FFPMO susiformuoja per tiesioginę griūtį, praplečia mūsų supratimą apie akrecijos fiziką žemiausiose masėse ir atveria naujas tyrimų kryptis disko chemijai, magnetosferinei akrecijai ir ankstyvosioms izoliuotų planetos masės pasaulių aplinkoms.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą