Badania z użyciem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba wykazały, że nawet protogwiazdy — bardzo młode obiekty we wczesnym stadium formowania się gwiazdy — emitują promieniowanie ultrafioletowe (UV), mimo że nie zachodzą w nich jeszcze reakcje termojądrowe charakterystyczne dla dojrzałych gwiazd takich jak Słońce. To zaskakujące odkrycie może wpłynąć na nasze rozumienie procesów formowania gwiazd i układów planetarnych.

Gwiazdy jeszcze przed narodzinami

Protogwiazdy to młode obiekty, które dopiero co zaczęły akrecję materii z otaczających je obłoków molekularnych. W miarę jak gromadzą gaz i pył, część tej materii zostaje wyrzucana w postaci dżetów z ogromną prędkością. Te strumienie tworzą fale uderzeniowe, które podgrzewają gaz w otoczeniu protogwiazdy i mogą inicjować emisję promieniowania, w tym ultrafioletowego — nawet zanim rozpoczną się reakcje syntezy jądrowej.

Jak James Webb mierzy UV w ciemności

Pył w obłokach molekularnych skutecznie blokuje bezpośrednie promieniowanie UV oraz światło widzialne, co utrudnia obserwacje. Jednak Webb wykorzystuje swój instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument), który rejestruje fale w średniej podczerwieni, penetrując pyłowe zasłony. Analizując sygnatury molekularnego wodoru (H₂), który jest najpowszechniejszą cząsteczką we Wszechświecie, naukowcy mogą wyciągać pośrednie informacje o obecności promieniowania UV.

Analizy wskazują, że promieniowanie UV w okolicach tych protogwiazd musi powstawać lokalnie — możliwie w falach uderzeniowych związanych z wyrzutami materii lub podczas samej akrecji. Jest ono od 10 do 100 razy silniejsze niż średnie promieniowanie UV w ośrodku międzygwiazdowym.

Obecność promieniowania UV w tak wczesnym etapie życia gwiazdy ma potencjalnie istotne konsekwencje. Promieniowanie to wpływa na nagrzewanie i chemię gazu otaczającego młodą gwiazdę, który w przyszłości może stworzyć protoplanetarny dysk — miejsce narodzin planet. Ujęcie efektów UV w modelach formowania gwiazd i planet jest więc kluczowe dla realistycznych symulacji tych procesów.

James Webb jako narzędzie nowych odkryć

Teleskop Jamesa Webba, dzięki swojej unikalnej czułości i możliwością obserwacji w podczerwieni z wysoką rozdzielczością, pozwala teraz na badanie procesów fizycznych w protogwiazdach w skali porównywalnej z rozmiarami Układu Słonecznego — czego starsze instrumenty, takie jak Spitzer, nie były w stanie osiągnąć.