Космический телескоп James Webb помог уточнить, как молодые планетные системы теряют газ, из которого могут вырасти планеты-гиганты. В новой работе в The Astronomical Journal исследователи использовали архивные наблюдения прибора MIRI для 72 молодых систем с солнцеподобными звездами.
Главный вопрос был в том, какие потоки выносят газ из протопланетных дисков и как этот процесс меняется со временем. Такие диски живут недолго по астрономическим меркам. Если газ рассеивается слишком рано, у системы остается меньше материала для формирования крупных газовых планет.
Команда сравнила признаки двух типов оттока. Молекулярный водород использовали как индикатор быстрых струй и вещества дальше от звезды. Ионизированный неон показал, где работают фотоиспарительные ветры, возникающие под действием ультрафиолетового и рентгеновского излучения молодой звезды.
Результат показывает смену режима. В первые примерно 1-10 млн лет важную роль играют магнитно запущенные струи и ветры. В это время звезда еще активно набирает вещество, магнитные поля связывают диск и окрестности звезды, а газ уходит вдоль силовых линий.
Позже аккреция слабеет, внутренние потоки становятся менее плотными, и высокоэнергетическое излучение легче проникает к поверхности диска. Тогда фотоиспарение начинает сильнее нагревать газ и выносить его из системы. По мере истончения диска процесс может ускоряться, потому что все большая площадь становится открытой для излучения.
Для моделей формирования планет это важно как ограничение по времени. Газовые гиганты должны успеть собрать оболочки до того, как диск потеряет значительную часть газа. Наблюдения Webb дают не только отдельные примеры, а статистическую картину по десяткам молодых систем, где видна эволюция от молекулярных и магнитных ветров к атомным фотоиспарительным потокам.
