Rég nem látott kristályokat fedezett fel a James Webb-űrtávcső egy fiatal csillag korongjában
Az EX Lupi jelű fiatal csillag egy korábbi kitörésekor létrejött kristályos szilikátokat pillantott meg a James Webb-űrtávcső. A keletkezésükkor még forró kristályok, melyekről 15 évig nem volt információnk, a csillagkörüli korong hidegebb részére érkeztek, ahol beépülhetnek keletkező üstökösökbe és bolygókba. Az EX Lupi infravörös színképében a szilárd porszemcséken kívül az élet kialakulásához szükséges gázmolekulák jelei is láthatók.
Az üstökösök legfontosabb összetevői a vízjég, szénmonoxidjég, és kristályos szilikátok. Az ELKH CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet munkatársai által vezetett nemzetközi kutatócsoport a James Webb-űrtávcső MIRI műszerét használta az EX Lupi fiatal csillag korongjának vizsgálatára. A műszer kivételes érzékenységének köszönhetően rég nem látott kristályos szilikátszemcséket fedeztek fel, valamint szénmonoxid és vízpára jeleit is észlelték a korongban.
Az EX Lupi mindössze néhány millió éves, tömege pedig csak 60%-a a Napénak, vagyis a Nap kistestvérének tekinthető. A körülötte lévő por- és gázkorongból jelenleg is gyűjti az anyagot, miközben a korongban üstökös- és bolygókezdemények is kialakulhatnak. A csillagra az anyagáramlás üteme nem egyenletes, időről időre több nagyságrenddel megnő. Az ilyen kitörések során a csillag környezete jelentősen felforrósodik.
2008-ban egy ilyen kitörés során először figyelték meg a kutatók, hogy az amorf szerkezetű szilikátszemcsék kristályossá alakultak, vagyis a szemcsék szerkezete rendezetlenből rendezetté alakult át. Ez a folyamat a kitörés során felszabadult hő hatására történt a korong belső részén, a csillagtól 1 csillagászati egység távolságon belül (1 csillagászati egység az átlagos Nap-Föld távolság, vagyis 150 millió km). A kitörés 2008-ban befejeződött, a frissen keletkezett szilikátkristályok pedig a kutatók feltételezése szerint a csillag- vagy korongszél hatására elindultak kifelé. Az elmúlt 15 évben azonban nem volt olyan eszköze a csillagászoknak, amellyel a lassan hűlő kristályok gyenge jelét detektálhatták volna.
Egy, az Astrophysical Journal Letters szaklapban megjelent tanulmány szerint a kutatócsoport a James Webb-űrtávcső segítségével most bizonyítékot talált arra, hogy a 2008-as kitörés során létrejött kristályok 2022-ben még mindig ott vannak a korongban, csak éppen már 3 csillagászati egységnél járnak. Érdekes módon az EX Lupi korongjában éppen ebben a távolságban van a jégvonal (vagy hóhatár), ahol a hőmérséklet elég alacsony ahhoz, hogy a víz megfagyjon. A most újra felfedezett kristályos porszemcsék eléggé lehűltek ahhoz, hogy rájuk jégburok rakódjon. Mivel ezek a szemcsék idővel beépülhetnek a keletkező jeges üstökösmagokba, ezért az új megfigyelések magyarázatot adhatnak arra is, hogy miért olyan gyakoriak a naprendszerbeli üstökösökben a kristályos szilikátok.
Az EX Lupi korongjáról készült páratlan felbontású infravörös színképben a kutatók számos gázmolekula jelét is azonosították, mint például szénmonoxid, széndioxid, hidrogén-cianid, acetilén és víz. Ezek a gázok fagyottan az üstökösök, gáz formájában pedig a kialakulóban lévő bolygók légkörét építhetik fel, és további kémiai folyamatok során akár az élet számára létfontosságú komplexebb molekulákat is alkothatnak.
A kutatás eredményeit részletező szakcikk vezetője Kóspál Ágnes, a Csillagászati Intézet tudományos tanácsadója, akinek munkáját a Európai Kutatási Tanács (ERC) támogatja. A tanulmányban magyar, amerikai és német kutatóintézetek munkatársai vettek részt.
Felhasználható képek:
1. ábra: Fantáziakép a James Webb-űrtávcsőről. Ábra forrása: Northrop Grumman
https://drive.google.com/file/d/1JCKPWigM6iHplAMCeu6PFtIiM-msUGdB/view?usp=share_link
2. ábra: Fantáziakép az EX Lupi jelű fiatal csillag körüli korongról. Ábra forrása: NASA/JPL-Caltech
https://drive.google.com/file/d/1ZfyuLyFsVpazcFYguJcJM0nm5vctG8Ql/view?usp=share_link
3. ábra: Az EX Lupi körüli korong infravörös színképe a James Webb-űrtávcsővel. A kutatók számos molekula és szilárd porszemcse színképi jelét azonosították. Ábra forrása: Kóspál et al. (2023)
https://drive.google.com/file/d/1ITUvkEWNGOCivG1-VtFXuo17ulc8w5mJ/view?usp=share_link
A szakcikk szabadon elérhető változata: https://arxiv.org/abs/2301.08770
A kutatás eredményeit részletező szakcikk „JWST/MIRI Spectroscopy of the Disk of the Young Eruptive Star EX Lup in Quiescence” címmel jelent meg az Astrophysical Journal Letters folyóiratban.