Дискові вітри відкрили таємниці формування планет.

Щосекунди у спостережуваному Всесвіті народжується понад 3000 зірок. Багато з них оточені протопланетними дисками — обертовими газопиловими хмарами, з яких згодом формуються планети. Однак процеси, в яких утворюються зірки та планетні системи, досліджені недостатньо добре.

Відомо, що ключову роль у них відіграє акреція — накопичення зіркою матерії з навколишнього диска. Щоб газ перестав обертатися навколо зірки і впав на неї, він повинен втратити частину кута моменту, але точні механізми цього процесу досі залишаються незрозумілими.

У останні роки як можливе пояснення дослідники розглядають дискові вітри. Вважається, що вітри, що приводяться в дію магнітними полями і мають швидкість 16-80 кілометрів на секунду, забирають з собою частину газу і кута моменту з поверхні диска.

Автори дослідження, опублікованого в журналі Nature Astronomy, спостерігали за чотирма молодими зірками, розташованими «ребром» до Землі. Три з чотирьох світил звільнилися від своїх первісних газопилових хмар, ставши ідеальними кандидатами для вивчення процесів всередині диска.

Завдяки роботі інфрачервоного спектрографа NIRSpec (один з основних інструментів «Джеймса Вебба») і раніше отриманим даним за допомогою телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array), астрономи дізналися принципово нову інформацію про газові потоки, що вивітрюються з планетоутворюючого диска в космос.

Виявилося, що вітри мають складну тривимірну структуру: у кожному диску було виявлено швидкий і вузький струменевий потік, ідентифікований за випромінюванням іонів заліза (Fe II), занурений у повільніший потік молекулярного водню (H₂), який, у свою чергу, занурений у ще більш повільний потік монооксиду вуглецю (CO). Ці різні компоненти підтверджують теоретичні моделі «зануреної» морфології дискових вітрів.

Таким чином, команда отримала перші зображення вітрів, що сприяють втраті кута моменту (коли газ скидає частину своєї інерції, щоб впасти на зірку). Отримані в рамках дослідження результати також допомагають зрозуміти, як формуються зірки та планетні системи.

До інших процесів, що впливають на еволюцію протопланетних дисків, належать так звані X-вітри — потоки речовини, що виходять від протозірки і виникають через магнітні сили в акреційних дисках поблизу формуючогося світла. Зовнішні частини диска також піддаються інтенсивному зірковому світлу, що призводить до виникнення теплових вітрів.

«Відрізнити вітри, що приводяться в рух магнітним полем, теплові вітри та X-вітри вдалося завдяки високій чутливості та роздільній здатності космічної обсерваторії „Джеймс Вебб“», — пояснили автори нового дослідження.

Отримані результати дають вченим уявлення про те, як могла виглядати Сонячна система 4,6 мільярда років тому. «Занурена» морфологія вітрів підтримує теоретичні прогнози про те, що дискові вітри відіграють ключову роль в акреції матерії та формуванні планет.

Команда планує продовжити спостереження, щоб краще зрозуміти процеси, що відбуваються в протопланетних дисках, і отримати нові дані про походження зіркових систем, таких як Сонячна система і потенційно придатні для життя світи за її межами.