Průlomové pozorování Vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) poskytlo bezprecedentní vhled do geneze planet, neboť přímo zaznamenalo tvorbu základních prachových částic nezbytných pro planetární akreci kolem umírající hvězdy. Tento objev, učiněný v éterickém prostoru Mlhoviny Motýl, řeší dlouhotrvající astrofyzikální záhadu týkající se toho, jak se mikroskopické stavební kameny světů mění z rozptýleného mezihvězdného materiálu na větší zrna schopná iniciovat vznik planet.
- JWST pozoroval tvorbu prachu nezbytného pro vznik planet kolem umírající hvězdy.
- Objev byl učiněn v Mlhovině Motýl (NGC 6302), vzdálené 3 400 světelných let v souhvězdí Štíra.
- Byly detekovány krystalické křemičitanové prachové částice o velikosti jednoho mikronu, výrazně větší než běžný mezihvězdný prach.
- Růst těchto zrn je poháněn intenzivním teplem vyzařovaným z centrálního bílého trpaslíka.
- Pozorování odhalila také přítomnost polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH), klíčových pro chemii života.
- Tento obohacený prach se stane součástí nových hvězdných systémů a potenciálně i budoucích generací planet.
Srdce Mlhoviny Motýl
Místo tohoto klíčového objevu, Mlhovina Motýl (katalogizovaná také jako NGC 6302), se nachází přibližně 3 400 světelných let daleko v souhvězdí Štíra. Představuje velkolepou fázi konce života hvězdy podobné Slunci, která vyčerpala své vodíkové palivo pro jadernou fúzi. Jak se její vnější vrstvy uvolňovaly do vesmíru, vytvořily charakteristickou bipolární mlhovinu, zatímco její neuvěřitelně horké jádro — bílý trpaslík vyzařující teplo o teplotě 220 000 stupňů Celsia — zůstalo v centru. Kolem tohoto hvězdného zbytku se nachází hustý prachový prstenec (torus) tmavého prachu, který se stal předmětem podrobné analýzy JWST.
Odhalení Krystalických Zrn
S využitím svého přístroje MIRI (Mid-Infrared Instrument), doplněného daty z radioteleskopu ALMA, detekoval JWST v tomto centrálním torusu krystalická zrna křemičitanového prachu. Klíčové je, že tato zrna měřila přibližně jednu miliontinu metru (jeden mikron). Tento rozměr je výrazně větší než u typických mezihvězdných prachových částic, které obvykle mají kolem 0,1 mikronu. Větší velikost zrn je vysoce srovnatelná s prachem nalezeným ve známých oblastech vzniku hvězd a planet, což naznačuje aktivní proces akrece. „Tento objev je velkým krokem vpřed v pochopení toho, jak se základní materiály planet spojují,“ uvedla Mikako Matsuura z Cardiff University, která vedla pozorování JWST.
Dynamika Růstu Prachu a Organické Molekuly
Po léta vědci debatovali o mechanismech, jimiž se kosmický prach vyvíjí ze svých počátečních, drobných forem do větších částic nezbytných pro stavbu planet. Zatímco původ mezihvězdného prachu ze smrti předchozích hvězdných generací byl pochopen, mezistupeň růstového procesu zůstával nejasný. Zjištění z Mlhoviny Motýl naznačují, že tato větší zrna se vyvíjejí prostřednictvím chemických reakcí, poháněných intenzivním teplem vyzařovaným z centrálního bílého trpaslíka. Detekce krystalů křemene uvnitř prachového torusu dále podporuje tento aktivní růst a demonstruje tvorbu složitých křemičitanů za těchto extrémních podmínek.
Kromě křemičitanů identifikovala pozorování JWST v mlhovině také polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH). Tyto běžné molekuly na bázi uhlíku jsou všudypřítomné v hlubokém vesmíru a předpokládá se, že hrají zásadní roli ve složité chemii, která je základem vzniku hvězd a planet, a potenciálně i prebiotické chemie klíčové pro život. V Mlhovině Motýl se tyto PAH objevují v plochých, prstencovitých strukturách, pravděpodobně vytvořených interakcemi mezi částicemi vyvrženými bílým trpaslíkem a okolním plynem.
Nekonečný Kosmický Cyklus
Během tisíciletí se brilantní struktura Mlhoviny Motýl postupně rozplyne do mezihvězdného prostoru. Složité molekuly a zvětšená prachová zrna — včetně PAH a křemene — vytvořené v tomto smrtelném křeči hvězdy se budou unášet a nakonec obohatí nové plynové mraky. Tyto prvky pak přispějí ke zrodu nových hvězdných systémů a potenciálně i další generace planet, což ilustruje nepřetržitý kosmický cyklus hmoty. Výsledky těchto pozorování JWST byly zveřejněny 27. srpna v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.