Webbův teleskop objevil záhadné disky kolem malých „neúspěšných“ hvězd

Infračervený snímek středu mlhoviny Orion byl pořízen přístrojem NIRCam na vesmírném dalekohledu James Webb Space Telescope (JWST). Vložené obrázky ukazují snímky dvou slabých tzv. proplydů z Hubbleova vesmírného dalekohledu v optickém oboru a z Webbova dalekohledu na infračervených vlnových délkách. U každého proplydu je na optickém snímku v siluetě detekován malý protoplanetární disk, který je obklopen jasnou ionizační frontou, jež vzniká v důsledku intenzivního UV záření nejhmotnějších hvězd. Hnědý trpaslík v centru každého disku je detekován na infračerveném snímku z Webbova teleskopu. Spektroskopie z přístroje NIRSpec na Webbu potvrdila, že tyto objekty jsou hnědí trpaslíci na základě jejich nízké teploty.

Pomocí JWST astronomové potvrdili, že některé proplydy v mlhovině v Orionu obklopují hnědé trpaslíky a získali tak nový pohled na tyto slabé hvězdné objekty a jejich potenciální planetární systémy.

Nově zrozené hvězdy jsou obklopeny disky plynu a prachu, známými jako protoplanetární disky, v nichž se formují planety. V mlhovině v Orionu vyzařují nejjasnější a nejhmotnější hvězdy intenzivní ultrafialové záření, které tyto disky osvětluje a umožňuje je zachytit v pozoruhodných detailech. Úchvatné snímky těchto protoplanetárních disků osvětlených ultrafialovým zářením, nazývané proplydy, patřily před několika desetiletími k prvním významným objevům Hubbleova vesmírného dalekohledu HST.

Nová studie mezinárodního týmu vědců, včetně astronoma z Pensylvánské univerzity, využila vesmírný teleskop Jamese Webba a odhalila, že některé z proplydů původně detekovaných Hubbleovým teleskopem obklopují hnědé trpaslíky, což jsou hvězdám podobné objekty, které jsou příliš malé a chladné na to, aby v nich probíhala fúze vodíku. Nové výsledky z Webbova dalekohledu pomohou astronomům lépe pochopit, jak hnědí trpaslíci vznikají, jaký je jejich vztah ke hvězdám a planetám a zda mohou mít vlastní planety.

Článek popisující pozorování byl přijat k publikaci v časopise Astrophysical Journal.

„Hvězdy se rodí v mohutných oblacích plynu a prachu, které mohou být velké až několik světelných roků,“ uvedl Kevin Luhman, profesor astronomie a astrofyziky na Eberly College of Science na Penn State a vedoucí výzkumného týmu. „Po desetiletí astronomové předpokládali, že krátce poté, co se hvězda v mlhovině vytvoří, se v disku plynu a prachu obklopujícím nově vzniklou hvězdu, známém jako protoplanetární disk, zrodí planety.“

Krátce po svém vypuštění v roce 1990 odhalil Hubbleův vesmírný dalekohled při pozorování mlhoviny v Orionu jedny z nejjasnějších přímých fotografií protoplanetárních disků. Mlhovina v Orionu obsahuje asi 2 000 nově zrozených hvězd a je jednou z nejbližších hvězdotvorných mlhovin. Nachází se ve vzdálenosti 1 300 světelných let.

Úloha hnědých trpaslíků při vzniku proplydů
„Některé z objektů zrozených v mlhovinách, jako je ta v Orionu, mají příliš malou hmotnost na to, aby v nich probíhala fúze vodíku, takže jsou chladné a slabé a nelze je považovat za plnohodnotné hvězdy,“ uvedla Catarina Alves de Oliveira, vedoucí oddělení vývoje vědeckých operací Evropské kosmické agentury a vedoucí výzkumného týmu. „Tato hvězdám podobná tělesa, která postrádají termojadernou fúzi, se nazývají hnědí trpaslíci. Otázkou je, zda kolem některého z hnědých trpaslíků v Orionu najdeme proplydy.“

Brzy po objevu hnědých trpaslíků v polovině 90. let minulého století se astronomové začali zajímat o to, zda se u nich také mohou nacházet protoplanetární disky. Zdálo se, že některé proplydy objevené Hubbleovým teleskopem obklopují objekty dostatečně slabé na to, aby se jednalo o hnědé trpaslíky, ale chyběla měření potřebná k potvrzení, že mají nízké teploty hnědých trpaslíků. K takovým měřením bylo zapotřebí citlivějšího infračerveného dalekohledu.

Přínos vesmírného dalekohledu Jamese Webba
Vesmírný dalekohled Jamese Webba, který NASA vypustila v prosinci 2021, je dosud nejvýkonnějším infračerveným teleskopem, takže se dokonale hodí k měření teplot slabých objektů v mlhovině v Orionu, které by mohly být hnědými trpaslíky, včetně nejslabších proplydů, které před 30 lety vyfotografoval HST.

Tým astronomů provedl infračervená spektroskopická měření malého vzorku kandidátů na hnědé trpaslíky v Orionu pomocí Webbova spektrografu pro blízkou infračervenou oblast. Tato data potvrdila, že 20 objektů je dostatečně chladných na to, aby se jednalo o hnědé trpaslíky, z nichž nejmenší mohou mít hmotnost pouhých 0,5 % hmotnosti Slunce, tedy pět hmotností Jupitera. Dva další objekty se blíží minimální hmotnosti pro fúzi – 7,5 % hmotnosti Slunce – takže není jasné, zda se jedná o malé hvězdy nebo velké hnědé trpaslíky. Vzorek nových hnědých trpaslíků zahrnuje i dva slabé proplydy, které HST objevil v 90. letech 20. století, což z nich činí dva nejchladnější a nejméně hmotné proplydy, které byly dosud nalezeny.

„Nová pozorování Webbovy observatoře zatím jen poodhalila téma, pokud jde o hnědé trpaslíky v Orionu,“ řekl Luhman. „Mlhovina obsahuje několik stovek slabých objektů, které by mohly být hnědými trpaslíky a které jsou zralé pro spektroskopii pomocí Webba. Budoucí pozorování Orionu by potenciálně mohla najít mnohem více příkladů proplydů kolem hnědých trpaslíků a určit nejmenší hmotnost, při které hnědí trpaslíci existují. Tyto informace nám pomohou zaplnit mezery v našich znalostech o tom, jak hnědí trpaslíci vznikají a jaký je jejich vztah ke hvězdám a planetám.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/newfound-worlds-nasas-webb-telescope-discovers-mysterious-disks-around-tiny-failed-stars/ a https://www.psu.edu/news/eberly-college-science/story/nasa-telescopes-discover-brown-dwarf-protoplanetary-disks-orion-nebula

autor: František Martinek