Prekursor Kehidupan Ditemukan di Lingkungan Bintang Ekstrim

Planet-planet seperti Bumi kita, termasuk yang memiliki air, dapat terbentuk bahkan di lingkungan pembentukan bintang yang paling keras sekalipun, yang terkena sinar UV yang keras dari bintang-bintang masif. Itulah hasil utama analisis pengamatan baru terhadap lingkungan tersebut Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST). Pengamatan ini adalah yang pertama – sebelum JWST, pengamatan mendetail seperti ini tidak mungkin dilakukan. Ini adalah kabar baik bagi planet-planet mirip Bumi, dan bagi kehidupan di alam semesta: terdapat beragam lingkungan di mana planet-planet tersebut dapat terbentuk. Hasilnya kini telah dipublikasikan di Surat Jurnal Astrofisika.

Molekul yang mengandung air dan karbon telah ditemukan di piringan gas dan debu yang mengelilingi bintang muda tipe matahari, yang terletak di salah satu lingkungan paling ekstrem di Galaksi kita. Cakram semacam itu adalah tempat terbentuknya planet-planet di sekitar bintang yang baru lahir. Sebuah tim astronom yang dipimpin oleh María C. Ramírez-Tannus di Institut Astronomi Max Planck (MPIA) menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk mengintip ke bagian dalam piringan tersebut, tempat diperkirakan ada planet yang mirip dengan Bumi kita. bentuk: yang disebut planet kebumian, dengan atmosfer tipis menutupi planet yang terbuat dari batuan.

Cakram tersebut, yang oleh para astronom disebut XUE-1, terkena radiasi ultraviolet yang intens dari bintang-bintang masif dan panas di dekatnya. Namun bahkan di lingkungan yang keras ini, pengamatan mendeteksi air dan molekul organik sederhana. Ramírez-Tannus berkata: “Hasil ini tidak terduga dan menarik! Hal ini menunjukkan bahwa terdapat kondisi yang menguntungkan bagi pembentukan planet mirip Bumi dan material pendukung kehidupan bahkan di lingkungan paling keras di Galaksi kita.”

Detail Kawasan Pembentuk Bintang Masif yang Belum Pernah Ada Sebelumnya

Pengamatan baru ini adalah yang pertama dari jenisnya. Pengamatan rinci sebelumnya terhadap piringan pembentuk planet terbatas pada daerah pembentuk bintang terdekat yang tidak mengandung bintang masif. Daerah pembentuk bintang masif sangatlah berbeda: di sana, banyak bintang terbentuk pada waktu yang hampir bersamaan, termasuk beberapa bintang masif yang langka namun sangat kuat. Pada masa 'masa keemasan' pembentukan bintang di alam semesta, sekitar 10 miliar tahun yang lalu, sebagian besar pembentukan bintang terjadi dalam gugus yang sangat besar. Secara keseluruhan, lebih dari separuh bintang di alam semesta kita – termasuk Matahari – lahir di wilayah pembentuk bintang yang sangat besar, beserta planetnya. Namun belum ada yang diketahui mengenai dampak lingkungan keras terhadap wilayah dalam piringan tersebut, tempat diperkirakan terbentuknya planet kebumian.

Bintang masif memiliki kecerahan yang sangat besar, sehingga memancarkan radiasi UV berenergi tinggi dalam jumlah besar. Kehadiran mereka menyebabkan gangguan besar di sekitarnya. Masih menjadi pertanyaan terbuka apakah gangguan seperti itu akan secara rutin mengganggu pembentukan planet mirip Bumi di sekitar bintang mirip Matahari – yang akan mengecualikan planet mirip Bumi yang berada dalam gugusan masif, yang bukannya tidak mungkin terbentuk, namun sangat jarang terjadi. Ada argumen yang masuk akal bahwa hal ini bisa terjadi. Misalnya, radiasi UV dari bintang masif menghamburkan gas di bagian luar piringan, sehingga menghambat pertumbuhan dan pergerakan partikel debu ke dalam yang merupakan bahan penyusun planet mirip Bumi (dan juga inti dari planet raksasa mirip Bumi). Jupiter atau Saturnus). Hal ini mungkin mencegah terbentuknya planet mirip Bumi.

Sampai saat ini, observasi belum membantu menjawab pertanyaan ini. Di alam semesta saat ini, wilayah pembentuk bintang masif jarang terjadi, dan bahkan wilayah terdekat pun letaknya jauh. Hingga saat ini, belum ada cara untuk mengamati piringan kecil di sekitar bintang mirip matahari secara detail. Beberapa piringan pembentuk planet adalah cukup dekat untuk diamati secara detail, semuanya berada di lingkungan yang tenang, tanpa radiasi UV yang intens dari bintang masif, jadi tidak ada gunanya menjawab pertanyaan tersebut.

Logo kolaborasi XUE (kependekan dari “eXtreme UV environment”) menunjukkan Xué, dewa Matahari dalam budaya Muisca. Muisca adalah masyarakat adat yang tinggal di pusat negara asal Ramírez-Tannus, Kolombia. Logo ini didasarkan pada seni cadas yang ditemukan di dekat Bogotá. Kredit: © kolaborasi XUE

Menyelidiki Disk Bagian Dalam Dengan JWST

Hal ini berubah dengan munculnya JWST. Ketika teleskop tersedia untuk observasi sains, kolaborasi Ramírez-Tannus dan XUE (eXtreme UV environment), berhasil diterapkan untuk mengamati NGC 6357. Pada jarak 5.500 tahun cahaya dari Bumi, NGC 6357 merupakan salah satu bintang pembentuk bintang masif terdekat. . wilayah. NGC 6357 juga merupakan target observasi yang paling menjanjikan untuk menjawab pertanyaan tentang piringan bagian dalam: ia berisi lebih dari sepuluh bintang bercahaya bermassa tinggi, memastikan bahwa sebagian besar piringan pembentuk planet yang terlihat di wilayah tersebut telah terkena radiasi UV yang intens. keberadaan mereka. Keanekaragaman merupakan faktor penting: Wilayah ini memiliki beragam cakram, beberapa di antaranya terpapar radiasi lebih banyak, sementara yang lain terpapar radiasi lebih sedikit.

“Jika radiasi yang kuat menghalangi kondisi pembentukan planet di wilayah dalam piringan protoplanet, maka kita akan melihat efeknya di NGC 6357,” kata Arjan Bik dari Universitas Stockholm, co-PI (penyelidik utama) kolaborasi XUE. dan penulis kedua makalah ini.

Pengamatan yang dilakukan para astronom mencatat spektrum: dekomposisi cahaya seperti pelangi yang memungkinkan perkiraan keberadaan molekul tertentu di wilayah yang diamati. Yang mengejutkan mereka, Ramírez-Tannus dan rekan-rekannya menemukan bahwa, jika menyangkut keberadaan (dan sifat) molekul kunci, setidaknya salah satu cakram bagian dalam di NGC 6357, yaitu XUE-1, tidak berbeda secara mendasar dari yang lain. disk. di daerah pembentukan bintang bermassa rendah.

Webb adalah observatorium utama pada dekade berikutnya, melayani ribuan astronom di seluruh dunia. Ia mempelajari setiap fase dalam sejarah Alam Semesta kita. Kredit: NASA

Silikat, Air, dan Molekul Lain di Lingkungan Keras

“Kami menemukan banyak air, karbon monoksida, karbon dioksida, hidrogen sianida, dan asetilena di wilayah terdalam XUE-1,” kata Ramírez-Tannus. “Ini memberikan petunjuk berharga tentang kemungkinan komposisi atmosfer awal yang dihasilkan oleh planet-planet kebumian.” Para peneliti juga menemukan debu silikat dalam jumlah yang sama seperti di kawasan pembentukan bintang bermassa rendah. Ini adalah pertama kalinya molekul semacam itu terdeteksi dalam kondisi ekstrem seperti ini.

Pengamatan ini merupakan kabar baik bagi planet mirip Bumi, dan bagi kehidupan di alam semesta: Rupanya, wilayah dalam piringan protoplanet di sekitar bintang mirip Matahari yang terletak di lingkungan pembentukan bintang paling keras juga mampu membentuk planet mirip Bumi. , planet berbatu sebagai planet bermassa rendah. Mereka bahkan menyediakan air dalam jumlah melimpah, yang merupakan unsur penting bagi kehidupan yang kita kenal. Apakah ini berarti sejumlah besar planet mirip Bumi lahir di lingkungan seperti itu bukanlah sesuatu yang dapat diketahui oleh para peneliti hanya dengan melihat satu piringan saja. Kolaborasi XUE membawa pengamatan mereka lebih jauh: dengan survei JWST terhadap 14 disk tambahan di berbagai bagian NGC 6357 yang akan membantu menjawab pertanyaan-pertanyaan penting ini.

Referensi: “XUE: Inventarisasi Molekuler Wilayah Dalam Cakram Protoplanet yang Sangat Teriradiasi” oleh Maria Claudia Ramirez-Tannus, Arjan Bik, Lars Cuijpers, Rens Waters, Christiane Goppl, Thomas Henning, Inga Kamp, Thomas Preibisch, Konstantin V. Getman , Chaparro German, Paul Quarter-Restrepo, Alex de Koter, Eric D. Feigelson, Sierra L. Grant, Thomas J. Haworth, Sebastian Hernandez, Michael A. Kuhn, Giulia Perotti, Matthew S. Povich, Megan Reiter, Veronica Roccatagliata, Elena Sabbi , Benoit Tabone, Andrew J. Winter, Anna F. McLeod, Roy van Boekel dan Sierk E. van Terwisga, 30 November, Surat Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad03f8

Peneliti MPIA yang terlibat adalah María Claudia Ramírez-Tannus, Thomas Henning, Giulia Perotti, Roy van Boekel dan Sierk E. van Terwisga, bekerja sama dengan Arjan Bik (Stockholm University), Lars Cuijpers (Radboud University), Rens Waters (Radboud University dan SRON) dan rekanan tambahan.