Prima urmă a unei planete în formare, surprinsă de telescoapele James Webb și ALMA

În jurul unei stele foarte tinere, aflate la aproximativ 1.370 de ani-lumină de Pământ, telescoapele James Webb și ALMA au detectat primele granule de material solid în proces de formare — o scenă rară și revelatoare, ce amintește de originile propriului nostru sistem solar.

Imaginea surprinsă dezvăluie în portocaliu monoxidul de carbon care se îndepărtează de stea, iar în albastru, un jet îngust de monoxid de siliciu care urmează același drum. Astfel de jeturi și vânturi de gaz sunt frecvente în jurul stelelor aflate în formare, precum HOPS-315. Analiza acestora a permis cercetătorilor să obțină o imagine fără precedent asupra proceselor care au loc în interiorul discului de materie din jurul stelei. Este pentru prima dată când oamenii de știință se apropie atât de mult de momentul „T = 0” al nașterii unei planete.

Folosind datele oferite de telescopul spațial James Webb (JWST) și de radiotelescopul ALMA din Chile, o echipă internațională a observat procesul prin care se formează primele granule solide într-un disc protoplanetar — un pas esențial în formarea planetelor. Descoperirea, publicată în revista Nature, marchează o premieră în studiul formării planetare.

Sistemul observat, numit HOPS-315, se află în nebuloasa Orion și este o proto-stea cu o vârstă estimată la aproximativ 135.000 de ani — o vârstă fragedă comparativ cu cei 4,5 miliarde de ani ai Soarelui nostru. Steaua se află încă în faza de acreție și este înconjurată de un disc dens de gaz și praf, locul ideal pentru formarea planetelor. Deși până acum au fost observate planete gazoase masive în formare, este pentru prima dată când se identifică momentul precis în care încep să apară materialele solide, din care se formează planetele telurice.

„Știam că planetesimele — primele obiecte solide care dau naștere planetelor — apar devreme în viața unui sistem, dar până acum nu am reușit să le observăm atât de aproape de momentul inițial,” a explicat Melissa McClure, astrofiziciană la Universitatea din Leiden (Olanda) și autoare principală a studiului, într-un comunicat emis de ESO (Observatorul European Austral).

În apropierea stelei, la o distanță de aproximativ două unități astronomice, temperaturile ating peste 1.000 °C. În aceste condiții extreme, praful interstelar compus din silicați și alte minerale se vaporizează. Gazul rezultat, bogat în elemente precum siliciul, este transportat spre zonele mai reci ale discului, unde începe să condenseze din nou în granule solide.

Telescopul James Webb a reușit să observe direct această tranziție: a detectat atât monoxid de siliciu (SiO) în stare gazoasă, cât și cristale de forsterit (Mg₂SiO₄) și enstatit (MgSiO₃). Un indiciu suplimentar al condensării este absența aproape totală a siliciului în jeturile de gaz emise de stea. Aceste jeturi rapide, emise perpendicular pe planul discului, transportă gaz din straturile interne ale discului, dar nu pot antrena granulele solide, care sunt prea masive. În cazul sistemului HOPS-315, analiza realizată cu ALMA a arătat că raportul dintre siliciu și carbon în jeturi este de aproximativ 50 de ori mai mic decât era de așteptat — semn că 98,3% din siliciu a fost deja încorporat în granule solide.

Această descoperire oferă o privire rară asupra unui fenomen care a avut loc și în propriul nostru sistem solar. Cele mai vechi meteoriți conțin incluziuni bogate în calciu și aluminiu (CAI), formate prin condensarea gazului la temperaturi înalte — același proces observat acum în jurul lui HOPS-315. Aceste CAI, datate la peste 4,56 miliarde de ani, sunt considerate cele mai vechi solide cunoscute din sistemul nostru solar.

Datele indică faptul că aceste cristale s-au format într-o regiune îngustă a discului, echivalentă cu zona centurii de asteroizi dintre Marte și Jupiter. Cu HOPS-315, asistăm, practic, la o reconstituire „în direct” a propriei noastre geneze planetare.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România