Космический аппарат «Джеймс Уэбб» наблюдал первый диск из обломков

NIRCam Джеймса Уэбба увековечил диск обломков вокруг карликовой звезды AU Микроскопа, в 32 световых годах от Земли. Диск пыли и мусора, постоянно пополняемый столкновениями между планетезималями и на орбите, выглядит очень ярким, детализированным и ближе, чем ожидалось. Изображения NIRCam настолько детализированы, что мы можем надеяться на будущее открытие новых экзопланет с помощью техники прямой визуализации.

На новом снимке, полученном с космического аппарата «Джеймс Уэбб», виден диск из обломков, как никогда ранее не наблюдалось. Это диск, окружающий карликовую звезду AU Микроскопа, или AU Mic, расположенную на расстоянии около 32 световых лет от Земли. Эта звезда с возрастом 23 миллиона лет имеет планетарную систему, состоящую из двух известных планет, которые завершили свое формирование. Однако звезда по-прежнему окутана диском из пыли и обломков, который постоянно пополняется в результате столкновений между орбитальными планетезималями.

Уэбб сфотографировал структуру в инфракрасном диапазоне, получив изображения диска с помощью NIRCam (Near-InfraRed Camera). С помощью коронографа, установленного на камере, можно было заслонить свет звезды и наблюдать ближайшую к ней область. Фотографии были получены при длинах волн 3,56 и 4,44 мкм. И результат оказался весьма неожиданным!

В самом деле:

• Уэббу удалось увековечить диск на расстоянии до 5 А.Е. (астрономических единиц) от звезды, равного расстоянию Юпитер-Солнце в нашей Солнечной системе. Диаметр диска достигает 60 А. Е., что составляет около 8.9 миллиардов километров.
• На более низкой длине волны, «синей», диск выглядит более ярким. Таким образом, может показаться, что он содержит много мелкой пыли, более эффективной при ударных событиях на более низких длинах волн. Этот результат согласуется с предыдущими исследованиями, согласно которым радиационное давление AU Микроскопа не будет достаточно сильным, чтобы отогнать мелкую пыль, которая попадает в диск.

Джош Шлидер, главный исследователь программы наблюдений и соавтор исследования, сказал об обломках диска AU Микроскопа:

Первый взгляд на данные превзошел наши ожидания. Он оказался более подробным, чем мы ожидали. Он оказался ярче, чем мы ожидали. Мы обнаружили диск ближе, чем ожидали. Мы надеемся, что по мере того, как мы будем копать глубже, появятся новые сюрпризы, которых мы не ожидали.

Изображения NIRCam оказались более детальными, чем ожидалось, демонстрируя чувствительность, которая дает надежду на обнаружение новых экзопланет с помощью прямой визуализации. Целью исследователей в ходе этих наблюдений является выявление планет с широкими орбитами, похожих на орбиты Юпитера и Сатурна или ледяных планет нашей Солнечной системы. Это позволило бы исследовать совершенно новые территории для звезд малой массы, таких как AU Микроскопа.

Экзопланеты, расположенные на больших расстояниях от звезды, являются сложными объектами для наблюдения с помощью техники транзитов или лучевых скоростей. Эти методы больше подходят для поиска планет, расположенных близко к своей звезде. С другой стороны, прямая визуализация является подходящим методом для поиска далеких и массивных планет. Однако яркость звезды, вокруг которой они вращаются, должна быть эффективно экранирована, чтобы не подавлять слабый сигнал планеты и не препятствовать их обнаружению.

Таким образом, это будет значительный вклад крупнейшего космического телескопа, когда-либо построенного человеком, в поиск экзопланет. Однако это не единственная помощь, которую может оказать Уэбб в этой области. Помимо определения характеристик атмосфер земных экзопланет, JWST также может быть использован для подтверждения существования экзопланеты. Как это было в случае с LHS 475 b, первой внесолнечной планетой, подтвержденной Джеймсом Уэббом.

Результаты исследования диска обломков AU Mic, проведенного Шлидером совместно с исследователем Келленом Лоусоном, были представлены на пресс-конференции Американского астрономического общества (AAS) в среду 11 января 2023 года.