JWST показал неожиданную стабильность химии внутренних дисков молодых звёзд в IC 348

Космический телескоп JWST провел наблюдения молодых звёздных дисков в скоплении IC 348, расположенном в созвездии Персея. Результаты, опубликованные на arXiv, показывают, что химический состав внутренних областей дисков остаётся удивительно стабильным даже спустя миллионы лет.

Астрономы изучили спектры ближнего инфракрасного диапазона, полученные с помощью прибора MIRI. Они измерили соотношение потоков молекул HCN, H?O, C?H? и других соединений, чувствительных к отношению углерода и кислорода (C/O) в газе. Оказалось, что распределение этих соотношений в IC 348 практически не отличается от более молодого скопления Тельца (возраст 1–2 млн лет).

Это открытие противоречит распространённым моделям химической эволюции дисков, которые предсказывают постепенное увеличение C/O со временем из-за дрейфа льдистых частиц и потери кислорода. В IC 348 масса дисков в среднем в пять раз меньше, чем в Тельце, но химическая эволюция не следует ожидаемому сценарию.

Авторы работы предполагают, что ключевые процессы формирования планет, такие как дрейф гальки и образование планетезималей, могут быть менее эффективными или протекать по-иному. В частности, не обнаружено корреляции между холодной и тёплой водой, что свидетельствует о том, что быстрый дрейф ледяной гальки не является доминирующим процессом во внутренних дисках.

Результаты также ставят под сомнение так называемую «проблему метрового барьера» – считалось, что частицы размером около метра быстро падают на звезду из-за газового сопротивления. Новые данные указывают, что в дисках IC 348 этот механизм не работает в полной мере, что облегчает формирование планет.

Исследование показывает, что химия внутренних дисков может сохранять разнообразие на протяжении миллионов лет, а планеты формируются при относительно стабильных условиях. Для уточнения модели учёным потребуется лучше понять взаимодействие между эволюцией диска и процессами планетообразования.