9 Minutės
Astronomai aptiko laisvai skriejančią, taip vadinamą „vagabondinę“ planetą Cha 1107-7626, kuri akrecijos epizodo metu į savo paviršių praryja aplinkinio disko dujas ir dulkes rekordiškai tempu — maždaug šešis milijardus tonų per sekundę. Objektas, esantis maždaug 620 šviesmečių Chamaeleon žvaigždyne, turi masę, įvertintą apie penkias–dešimt Jupiterio masių. Tokios stiprios akrecijos bangos parodymas suteikia naujų įrodymų, kad kai kurie planetų masės objektai gali susiformuoti per procesus, dažniausiai siejamus su žvaigždžių gimimu.
Kaip atrasta: instrumentai ir daugiabangė stebėsena
Tyrimas remiasi spektroskopinėmis Europos pietų observatorijos (ESO) Very Large Telescope (VLT) Čilėje surinktomis duomenų serijomis. Komanda naudojo X-shooter spektrografą, kuris užfiksavo staigų objekto pašvietimą ir akrecijos požymius spektruose. Taip pat buvo panaudoti archyviniai SINFONI duomenys ir vidurinės infraraudonosios juostos stebėjimai iš James Webb kosminio teleskopo (JWST). Įtraukus kelis bangos ilgius, mokslininkai galėjo sekti tiek disko cheminius pokyčius, tiek masės srauto dinamiką.
Spektroskopija leidžia iššifruoti fizines krentančios medžiagos sąlygas: linijų profiliai, kontinuumo perteklius ir molekuliniai bruožai nurodo tiek masės pritekėjimo spartą, tiek tai, kaip srautas yra kanaluojamas. Nuo 2025 m. pradžios iki 2025 m. rugpjūčio komanda užfiksavo spartų akrecijos didėjimą — maždaug aštirikartinį palyginti su keliais mėnesiais anksčiau, suvirškinus iki minėto šešių milijardų tonų per sekundę piką. Tokia akrecijos sparta yra precedento neturinti tarp planetų masės objektų.
Ko akrecijos protrūkis atskleidžia apie formavimosi kelius
Akrecijos protrūkiai dažnai pastebimi jaunose žvaigždėse, kur gravitacinis kolapsas ir magnetiniai procesai koncentruoja medžiagą iš circumstellarinio disko ant protžvaigždės. Panašaus pobūdžio fenomemo pamatymas aplink Cha 1107-7626 rodo, kad formavimosi mechanikos gali sutapti su tomis, kurios veikia mažos masės žvaigždes. St. Andrew universiteto mokslininkas Aleks Scholz, bendraautoris tyrime, kelia esminį klausimą: ar laisvai plaukiojančios planetos yra žvaigždžių formavimosi žemiausias masės galas, ar tai planetos, pašalintos iš savo sistemos? Intensyvus, žvaigždžių primenantis akrecijos epizodas stiprina hipotezę, kad bent dalis laisvų planetų formuojasi tiesioginiu dujų debesies kolapsu, o vėliau patiria epizodinius pritekėjimus.
Palyginus spektrus prieš ir per protrūkį, tyrėjai pastebėjo disko cheminius pokyčius: akrecijos metu atsirado vandens garų linijos, kurių anksčiau nebuvo. Tokie pereinamojo cheminio aktyvumo šuoliai atitinka elgseną, kurią stebime aplink jaunąsias žvaigždes — šildymas ir smūgiai, susiję su protrūkiais, išlaisvina molekules iš dulkių ir sukelia trumpalaikius cheminius požymius. Vandens garų aptikimas per akrecijos protrūkį planetos masės objekte yra naujovė ir rodo, kad diskai aplink tokius kūnus gali labai greitai keistis tiek fizikiniu, tiek cheminiu požiūriu.
Magnetai kaip nematomi srauto „vamzdynai“?
Vienas iš stipriausių įrodymų — tai požymiai, kad magnetiniai laukai gali būti įtraukti į medžiagos konvergavimą prie Cha 1107-7626. Magnetinis funelis yra gerai dokumentuotas klasikinėse T Tauri tipo žvaigždėse: laukai nukreipia medžiagą aukštos spartos srautais palei lauko linijas, suspausdami ją ant mažos ploto dalies ir sukuria ryškius akrecijos karščio taškus. Tokie spektroskopiniai ženklai kaip simetriški arba asimetriški emisijos linijų krūviai, aukštos energijos įtraukimo komponentai ir continuumų perteklius atitinka magnetiškai kontroliuojamą pritekėjimą.
Jei labai mažos masės objektai gali generuoti pakankamai stiprius magnetinius laukus, jie taip pat gali patirti periodinius, intensyvius akrecijos epizodus, panašius į jaunų žvaigždžių elgseną. Tai, savo ruožtu, naikintų aiškias ribas tarp žvaigždžių ir planetų ankstyvosiose stadijose ir siūlytų nuoseklumo paradigmą — skirtingų masių kūnų formavimosi ir ankstyvosios evoliucijos tęsinyje. Planetologams ir žvaigždžių formavimosi teorikams ši išvada kelia iššūkį modeliams, kurie griežtai atskiria planetų ir žvaigždžių susidarymo kanalus.
Pastebėtumo problemos ir ateities galimybės
Laisvai skriejančios planetos yra natūraliai blankios ir todėl jas sunku aptikti. Cha 1107-7626 stebėjimas pasisekė ne tik todėl, kad šiuolaikiniai spektrografai yra labai jautrūs, bet ir dėl atsitiktinio akrecijos protrūkio, kuris ženkliai padidino objekto ryškumą. Tokių protrūkių pastebėjimas yra tarsi nemokama „prožektoriaus“ įžiebtis, leidžiantis užfiksuoti laikinus spektro ir cheminius požymius, kurie anksčiau būtų likę nepastebėti.
Ateities įrenginiai, ypač ESO Extremely Large Telescope (ELT) su savo 39 metrų pagrindiniu veidrodžiu, žymiai pagerins galimybes rasti ir charakterizuoti blankius, izoliuotus planetų masės objektus. ELT aukštos raiškos spektroskopija ir adaptyvios optikos sistemos leis tiesiogiai analizuoti akrecijos žymenis, magnetinius indikatorius ir disko cheminį pasiskirstymą platesniam laisvų planetų imčiai. Tokia plati, gilaus lauko stebėsena leistų suprasti, kiek dažni yra tokie akrecijos protrūkiai ir ar Cha 1107-7626 yra reta išimtis, ar pavyzdys platesnei populiacijai.
Ši infraraudonojo diapazono nuotrauka, daryta ESO VISTA teleskopu, rodo Cha 1107-7626 padėtį danguje. Planeta pažymėta tašku tiksliai rėmo centre. Kreditai: ESO/Meingast ir kt.
Ekspertų įžvalgos: ką sako mokslininkai?
"Rasti planetos masės objektą, elgsiantį kaip jauna žvaigždė, keičia mūsų požiūrį į subžvaigždines klasifikacijas," sako dr. Maya Patel, astrofizikė iš Exoplanetary Science instituto. "Šis įvykis įrodo, kad epizodinė akrecija ir magnetiniai procesai veikia iki labai mažų masių ribų. Su kitų kartų teleskopais galėsime patikrinti, ar Cha 1107-7626 yra tipiška tarp laisvųjų planetų, ar išskirtinis atvejis."
Aleks Scholz pabrėžia, kad toks objektas suteikia galimybę testuoti teorinius modelius: "Jei akrecijos protrūkiai ir vandens išsiskyrimas būdingi šiems objektams, tada turime persvarstyti, kaip skirstome formavimosi kelius — gal tai nėra du visiškai atskiri procesai." Tokios diskusijos skatina metasimetrišką mokslinį požiūrį, kuriame empiriniai stebėjimai diktuoja modelių adaptacijas.
Detalesnės spektroskopijos svarba
Spektroskopiniai požymiai — linijų profiliai, jonizacijos laipsniai ir molekulių identifikacija — leidžia ne tik nustatyti pritekėjimo greitį, bet ir jo kilmę. Pavyzdžiui, aukšto judrio didelio jonizacijos H-alfa ar He linijų komponentai rodo karštus, greitai krentančius srautus; molekulinės linijos, tokios kaip CO arba H2O, atskleidžia disko temperatūrinius pokyčius ir šiluminę istoriją. Tokie duomenys yra gyvybiškai svarbūs, kai siekiama atskirti, ar akrecija yra magnetiškai kanaluojama, ar vyksta per platesnį, „grubų“ disko pratekėjimą.
Teoriniai padariniai: kaip keičiasi modeliai?
Cha 1107-7626 atvejis pateikia aiškius reikalavimus teoriniams modeliams: pirmiausia, reikia įtraukti galimybę, kad planetų masės objektai patiria staigius, didelio intensyvumo akrecijos epizodus; antra, reikia įvertinti, ar labai mažų masių kūnai gali sukurti ir išlaikyti reikšmingus magnetinius laukus; trečia, modeliai privalo apimti diskų cheminius perėjimus, įskaitant laikiną vandens garų atsiradimą akrecijos metu. Visi šie elementai veda prie hibridinės perspektyvos: dalis izoliuotų planetų masės objektų susiformuoja per mažesnę mastą žvaigždžių formavimosi versiją, o kiti kyla planetinių sistemų viduje ir vėliau yra išmesti ar neutraliu būdu atskiriami nuo savo šeimininkių žvaigždžių.
Tai turi įtakos ne tik teoriniams modeliams, bet ir stebėjimo strategijoms: jeigu akrecijos protrūkiai yra dažni, turime organizuoti reguliarias, daugiabanges monitoringo programmas, kurios gali pagauti šiuos trumpalaikius epizodus. Tokia taktika padės sudaryti išsamesnį laisvųjų planetų elgsenos paveikslą ir suprasti jų energetiką, cheminę evoliuciją bei magnetinius parametrus.
Populiacijos studijos: kiek daug laisvų planetų?
Jeigu kai kurie laisvųjų planetų nariai formuojasi žvaigždžių primenančiu būdu, kyla klausimas apie jų gausą galaktikoje. Ar tokie procesai yra empiriniu mastu reikšmingi, kad reikšmingai papildytų laisvųjų objektų skaičių? Šiuo metu trūksta plataus, gilaus katalogo, kuris leistų apskaičiuoti šių objektų erdvinę tankį ir masinę funkciją. Būtent todėl atradimo reikšmė taip didelė: vienas labai aiškus pavyzdys palaiko hipotezę, bet reikia platesnės duomenų bazės, kad būtų galima daryti išvadas apie visos populiacijos savybes.
Ateities tyrimai turi būti nukreipti į kelis aspektus: plačią paiešką su giliais infraraudonaisiais duomenimis, vysoką raišką spektroskopijoje, ir ilgalaikį monitoravimą, kad būtų užfiksuoti protrūkiai. Tai leis ne tik rasti daugiau panašių objektų, bet ir suprasti variacijas: ar visi jie rodo magnetiškai kanalizuotus srautus, ar tik dalis; ar diskuose dažnai atsiranda vandens garai ar kiti trumpalaikiai cheminiai produktai; ir kaip dažnai tokie akrecijos pikai įvyksta vienam objektui per jo jaunystės epochą.
Regimojo spektro vaizdas iš Digitized Sky Survey 2, kuriame pažymėta Cha 1107-7626 padėtis danguje. Objektas pats vaizde nematomas dėl blankumo, tačiau jo koordinatės yra rėmo centre. Kreditai: ESO / Digitized Sky Survey 2
Kas toliau? stebėjimai ir modelių testavimas
Tolesnė Cha 1107-7626 stebėsena yra esminė: nuoseklus daugiabangis stebėjimas leistų fiksuoti naujus protrūkius, stebėti chemijos pokyčių trukmę ir sujungti spektro požymius su fotometrijos šviesos kreivėmis. Tuo pačiu metu teorinės grupės turės atnaujinti savo modelius, kad jie apimtų magnetinį poveikį, epizodinius pritekėjimus ir greitą disko cheminę evoliuciją.
ELT ir JWST derinys taps galingu įrankiu: JWST geba fiksuoti švelnesnes infraraudonąsias molekulines linijas ir disko emisijas, o ELT suteiks aukštos raiškos spektrus, reikalingus magnetinių ir dinamikos požymių nustatymui. Tokiu būdu bus įmanoma tiksliau nustatyti, ar Cha 1107-7626 yra tipinis šios klasės atstovas ar retas reiškinys.
Cha 1107-7626 yra retas langas į planetų formavimosi ir ankstyvos evoliucijos niuansus. Rekordinė akrecijos sparta, galimas magnetinis kanalizavimas ir laikinai atsiradę vandens garų požymiai sudaro įtikinamą pavyzdį, kad kai kurios laisvos planetos gali kilti per žvaigždžių formavimosi analogus. Ateities stebėjimai ir tolesnės teorinės adaptacijos paaiškins, ar ši fizika yra plačiai paplitusi, ar mes stebime unikalų, bet labai informatyvų incidentą kosmose.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą