A James Webb-űrtávcső (JWST) segítségével a csillagászok egy különös gáz- és porgyűrűt azonosítottak egy fiatal csillag körül, amely alapjaiban kérdőjelezheti meg a jelenlegi bolygókeletkezési modelleket – számolt be róla a Space.com. A XUE 10 jelű, mintegy 5 550 fényévre található csillag körül keringő protoplanetáris korong szokatlan kémiai összetételt mutat: a Földhöz hasonló kőzetbolygók kialakulási zónájában a vártnál jóval magasabb a szén-dioxid koncentrációja, miközben a víztartalom feltűnően alacsony.

A felfedezést az eXtreme Ultraviolet Environments (XUE) kutatócsoport tette, amely azt vizsgálja, miként befolyásolják az intenzív sugárzási mezők a protoplanetáris korongok kémiai folyamatait. „Ellentétben a legtöbb közeli bolygókeletkezési koronggal, ahol a belső régiókban a vízgőz dominál, ez a korong meglepően gazdag szén-dioxidban” – mondta Jenny Frediani, a stockholmi egyetem kutatója „Valójában ebben a rendszerben annyira kevés a víz, hogy alig észlelhető – ez drámai ellentét ahhoz képest, amit általában megfigyelünk. Ez kihívást jelent a korongok kémiai és fejlődési modelljei számára, mivel a vízhez képest magas szén-dioxid-szintet a standard fejlődési folyamatokkal nem lehet könnyen megmagyarázni.”

A csillagok kialakulása során a gáz- és porfelhők legsűrűbb részei összehúzódnak, majd gravitációs összeomlással létrejön a protocsillag, amelyet a visszamaradt anyag lapos, forgó korong formájában vesz körül. A jelenlegi elméletek szerint a bolygók akkor jönnek létre, amikor a vízjégben gazdag, apró kavicsok a hidegebb külső régiókból a melegebb belső zónákba sodródnak, ahol a jég szublimál, és vízgőz formájában jelenik meg – ezt a folyamatot a JWST általában erős vízgőz-jelként érzékeli. A XUE 10 körüli korong azonban ehelyett erős szén-dioxid-jeleket mutatott.

Váratlan, amit felfedeztek

„Ilyen magas szén-dioxid-koncentráció a bolygókeletkezési zónában váratlan” – hangsúlyozta Arjan Bik, a stockholmi egyetem kutatója és a XUE együttműködés tagja. „Ez arra utal, hogy az intenzív ultraibolya sugárzás – akár a központi csillagtól, akár közeli, nagytömegű csillagoktól – átalakítja a korong kémiai összetételét.” A JWST adatai ráadásul kimutatták, hogy a szén-dioxid molekulákban a szén-13 izotóp, valamint az oxigén-17 és oxigén-18 izotópok is feldúsultak. Ezek jelenléte segíthet megérteni, miért találhatók szokatlan izotópok a Naprendszer korai időszakából származó meteoritokban és üstökösökben.

A kutatás egyben demonstrálja a JWST kivételes képességét a távoli protoplanetáris korongok kémiai „ujjlenyomatainak” azonosítására a bolygókeletkezés kritikus szakaszaiban. „Ez megmutatja, hogy a nagytömegű csillagkeletkezési régiókban gyakori extrém sugárzási környezetek miként alakíthatják át a bolygók építőköveit” – mondta Maria-Claudia Ramirez-Tannus, a németországi Max Planck Csillagászati Intézet kutatója és a projekt vezetője. „Mivel a legtöbb csillag és feltehetően a legtöbb bolygó is ilyen régiókban születik, e hatások megértése kulcsfontosságú a bolygólégkörök sokféleségének és lakhatósági potenciáljának megértéséhez.”