Путь формирования планет происходит внутри дисков из газа и пыли вокруг молодых звезд, однако газ, который необходим для роста гигантов, не имеет бесконечного запаса. Новые наблюдения NASA через телескоп James Webb Space Telescope (JWST) дают астрономам более четкое представление о том, как газ утекает из протопланетных дисков и как преобладающие механизмы потерь меняются по мере созревания таких систем. Исследование под руководством Нана Баджаи из Университета Аризоны и соавтора Uma Gorti из SETI Institute охватило 72 юных звезды типа Солнца и их протопланетные диски, что делает его одним из крупнейших подобных обзоров, выполненных с использованием JWST. По совокупности данных речь идёт о последовательности «срезов» по времени, которые позволяют реконструировать эволюцию дис dispersal. Результаты опубликованы в The Astronomical Journal. (источник блока 0, 1, 2)

Важной вывод состоит в том, что разные ветровые и ионизированные потоки газы доминируют на разных стадиях формирования системы. До недавних пор исследователи могли лишь предполагать наличие молекулярных ветвей, но прямое наблюдение молекулярного водорода в новых данных JWST подтвердило предсказания моделей: сочетание молекулярных и атомарных газовых потоков связано с эволюцией дисков. По словам Гorti, «пр dispersal устанавливает фундаментальные временные рамки для формирования планет: как только газ исчезает, возможность построить газонасыщенные планеты «практически» прекращается». В ходе работы было зафиксировано, что магнитно-воздействие полей и связанные с ним ветры запускаются на начальных этапах, а затем доминирует фотоиспарение под действием высокой энергии света звезды. (источник блока 4, 11, 13)

Методика исследования основывалась на данных JWST, собранных инструментом MIRI (Mid-Infrared Instrument). Режимы наблюдений охватывают 72 системы на разных стадиях развития, и вместе они создают нечто вроде «периодической» серии снимков, которая позволяет увидеть, как меняется баланс потоков газа: в юных дисках наблюдают мощные струи и широкие ветви, затем — более узкие и более атомарные ветви. Связь между двумя индикаторами — молекулярным водородом и ионизированным неоном — прослеживается в результатах, что подчеркивает различия между широкими молекулярными ветрами и более быстрыми неоновыми струями. (источник блока 8, 10, 18)

К концу изучаемого диапазона возрастает роль УФ- и Х-лучей молодой звезды в дефляции диска: по мере уменьшения потока вещества на протозвезду джеты ослабевают, а поток газа становится всё более атомарным. В этом возрасте диски подвергаются фотоиспарению — механизму, при котором высокоэнергетическое излучение нагревает газ и заставляет его покидать диск. Эти выводы перекликаются с многолетней работой Гorti по эволюции протопланетных дисков и свидетельствуют, что фотоиспарение становится более значимым по мере старения дисков и затухания магнитно-детерминированных джетов. (источник блока 13, 14, 6)

Одна из ключевых идей исследования состоит в отказе от идеи единственного доминирующего механизма очистки дисков. Результаты показывают, что молодые системы начинают с мощных магнитно управляемых джетов и ветвей, а затем переходят к более позднему этапу, на котором возрастает роль атомарных ветров, включая те, которые возникают за счёт фотоиспарения. Этот переход имеет существенные последствия для развивающихся планет: пока диск сохраняется, планете-соблазнительнице даётся шанс на формирование массивных атмосфр гигантов; после исчезновения газа такой шанс уменьшается. По словам Баджаи, «формирование планет — это гонка во времени: газогенные гиганты, такие как Юпитер, должны собрать массивные атмосферы, пока диск ещё обеспечивает поставку, прежде чем ветры и струи вынесут газ в космос». (источник блока 15, 17)