JWST a reperat 6 planete orfane, fără o stea pe care să o orbiteze

Tindem să ne gândim la planete ca la nişte obiecte complet dependente de stelele gazdă. Totuși, Universul este un loc ciudat și plin de schimbări. Dar obiectele nu urmează întotdeauna regulile pe care ne așteptăm să le respecte.

Cu ajutorul Telescopului Spațial James Webb (JWST), astronomii au identificat șase obiecte de mărimea unei planete care se deplasează liber, fără a fi legate de vreo stea, plutind prin spațiul interstelar în cadrul impresionant al unei nebuloase de formare a stelelor din constelația Perseus.

„Suntem pe punctul de a depăși limitele înțelegerii noastre asupra procesului de formare a stelelor. Dacă întâlnești un obiect care seamănă cu un Jupiter tânăr, există posibilitatea ca acesta să fi putut deveni o stea în condițiile potrivite? Acest context este esențial pentru a înțelege atât formarea stelelor, cât și a planetelor”, explică Adam Langeveld, astrofizician la Universitatea Johns Hopkins.^[sursa]

Telescopul Spaţial James Webb a descoperit 6 planete orfane

Există câteva moduri prin care se pot forma obiectele cosmice. Stelele, de exemplu, se formează printr-un proces de la mare la mic: o aglomerare densă dintr-un nor de praf și gaze colapsează sub propria gravitație, acumulând masă dintr-un disc circumstelar până când presiunea și temperatura din centru declanșează fuziunea hidrogenului.

Pe de altă parte, cel puțin unele planete se formează printr-un proces ascendent, din materialul rămas în discul circumstelar după formarea stelei. În acest scenariu, particulele de material încep să se adune electrostatic, apoi gravitațional, până când se acumulează suficient material pentru a forma un nucleu și o manta diferențiată.^[sursa]

Nu este clar unde se termină unul dintre aceste mecanisme de formare și unde începe celălalt. Această întrebare i-a determinat pe cercetători să îndrepte JWST spre NGC 1333, o nebuloasă din Perseus, plină de roiuri de stele tinere recent formate din gazul prezent.

„Am folosit sensibilitatea fără precedent a lui Webb la lungimile de undă în infraroșu pentru a detecta cei mai slabi membri ai unui roi de stele tinere, încercând să răspundem unei întrebări fundamentale în astronomie: cât de ușor se poate forma un obiect asemănător unei stele? Se pare că cele mai mici obiecte libere care se formează asemenea stelelor au mase comparabile cu cele ale exoplanetelor gigantice care orbitează stele apropiate”, a afirmat Ray Jayawardhana, astrofizician la Universitatea Johns Hopkins.^[sursa]

Astronomii estimează că ar putea exista miliarde de planete rătăcitoare, plutind liber prin Calea Lactee. Multe dintre acestea s-ar fi format în mod obișnuit în discurile circumstelare, doar pentru a fi expulzate de interacțiuni gravitaționale violente, ducându-le într-o existență fără stea sau posibil să fie capturate de o altă stea.

Este însă posibil ca unele planete rătăcitoare să-și înceapă existența în același mod ca stelele. Cunoaștem o populație de obiecte formate ca stelele, dar care nu au suficientă masă pentru a susține fuziunea hidrogenului; acestea sunt piticele brune, cu mase cuprinse între 13 și 85 de ori mai mari decât cea a lui Jupiter. Aceste obiecte, deși strălucesc, o fac destul de slab, fiind capabile să susțină doar fuziunea deuteriului, o formă de hidrogen greu.

Modelele sugerează că limita superioară de masă pentru formarea unei planete prin acreția nucleului este mai mică de 10 mase jupiteriene. De asemenea, populația din NGC 1333 este tânără, iar un proces de acreție ar dura mai mult timp, la fel ca și interacțiunile gravitaționale care ar putea să proiecteze aceste obiecte în spațiul interstelar.

Astfel, atunci când JWST a detectat șase obiecte cu mase între cinci și zece ori mai mari decât cea a lui Jupiter, Langeveld și echipa sa au concluzionat că acestea trebuie să se fi format prin colaps gravitațional. Această ipoteză a fost confirmată prin observarea unor discuri circumstelare în jurul fiecăruia dintre aceste obiecte, asemănătoare discurilor din jurul stelelor.

„Observațiile noastre confirmă faptul că natura produce obiecte cu masă planetară în cel puțin două moduri diferite – fie prin contracția unui nor de gaz și praf, la fel cum se formează stelele, fie prin acreția nucleului în discuri circumstelare, așa cum s-a format Jupiter în sistemul nostru solar”, explică Jayawardhana.

Un aspect interesant este că, deși JWST este suficient de sensibil pentru a detecta și obiecte mai mici, cercetătorii nu au găsit planete rătăcitoare cu mase mai mici de cinci ori decât cea a lui Jupiter. Acest fapt sugerează un punct de cotitură, unde sub această masă, planetele ar trebui să se formeze prin acreția nucleului.

Descoperirile echipei indică faptul că aceste obiecte sunt abundente, reprezentând până la 10% din toate obiectele din grupul studiat. Iar identificarea acestor lumi oferă perspective fascinante, estompând granița dintre stele și planetele lor, precum și dintre planete și sateliții lor.

„Aceste obiecte minuscule, cu mase comparabile cu cele ale planetelor gigantice, ar putea fi capabile să formeze propriile lor sisteme planetare. Acest fenomen ar putea reprezenta o miniatură a unui sistem planetar, la o scară mult mai mică decât Sistemul nostru Solar”, concluzionează Aleks Scholz, astrofizician la Universitatea St Andrews din Marea Britanie.