JWST spänner sina muskler med sitt interferometriläge. Forskare använde den för att studera ett välkänt extrasolsystem som heter PDS 70. Målet? För att testa interferometriläget och se hur det fungerar när ett komplext mål observeras.
Läget använder teleskopets NIRISS (Near Infrared Imager och Slitless Spectrograph) som en interferometer. Det kallas Aperture Masking Interferometry (AMI) och det låter JWST nå sin högsta nivå av rumslig upplösning.
Ett team av astronomer använde JWST:s AMI för att observera PDS 70-systemet. PDS 70 är en ung T-Tauri-stjärna cirka 5,4 miljoner år gammal. Vid den unga åldern omger dess protoplanetariska skiva den fortfarande. PDS 70 är ett väl studerat system som har fångat astronomernas uppmärksamhet. Det är unikt eftersom dess två planeter, PDS 70 b och c, gör det till det enda flerplanetära protoplanetära skivsystem vi känner till.
Forskarna ville avgöra hur lätt AMI skulle hitta PDS 70:s två kända planeter och vad mer det kunde observera i systemet.
Deras forskningsartikel har titeln "The James Webb Interferometer:Space-based interferometric detections of PDS 70 b and c at 4.8 µm." Den är tillgänglig på preprint-servern arXiv och har inte granskats av experter än. Huvudförfattare är Dori Blakely från Institutionen för fysik och astronomi vid University of Victoria, BC, Kanada.
PDS 70 är känt för sina planetpar. PDS 70 b är cirka 3,2 Jupitermassor och följer en 123-årig omloppsperiod. PDS 70 c är cirka 7,5 Jupitermassor och följer en 191-årig bana. En av de mest förbryllande sakerna med systemet är att PDS 70 b verkar ha sin egen accretion disk. Systemet visar också spännande bevis på en tredje kropp, kanske en annan stjärna.
JWST:s interferometri upptäckte lätt båda planeterna. Faktum är att observationerna fann bevis för cirkumplanetära skivemissioner runt PDS 70 b och c. "Vår fotometri av både PDS 70 b och c ger bevis för cirkumplanetär skivemission", skriver forskarna.
Det betyder att vi kan se stjärnan och dess protoplanetära skiva, där planeter bildas, och de individuella cirkumplanetära skivorna runt varje planet. Dessa skivor är där månar bildas, och att se dem i ett system 366 ljusår bort är mycket imponerande.
JWST:s AMI-observationer fann också en tredje punktkälla. Dess ljus är annorlunda än ljuset från planetparet och mer likt ljuset från stjärnan. Om det är en annan planet är dess sammansättning annorlunda än de andra. Om det inte är en annan planet, betyder det inte att det nödvändigtvis måste vara en annan stjärna. JWST kan se spritt stjärnljus från en annan gasformig, dammig struktur eller klump i skivan.
"Detta indikerar att det vi observerar inte beror på en enkel inre diskstruktur, och kan antyda en komplex inre diskmorfologi som en spiral eller klumpiga egenskaper," förklarar forskarna.
Den oförklarade tredje källan kan vara något mer exotiskt. Tidigare forskning identifierade också källan och antydde att det kunde vara en ackretionsström som flyter mellan PDS 70 b och c. "Vi tolkar dess signal i omedelbar närhet av planet c som att spåra ackretionsströmmen som matar dess cirkumplanetära skiva," skrev författarna till den tidigare forskningen.
Eller, kanske mest spännande, källan kan vara en annan planet. "Ett annat scenario är att signalen vi observerar beror på en extra planetinre i omloppsbanan för PDS 70 b", förklarar författarna. "Uppföljningsobservationer kommer att behövas för att bestämma arten av detta utsläpp", skriver författarna.
En del av observationernas framgång kommer från vad den inte upptäckte. Protoplanetära skivor är dammiga och svåra att undersöka. JWST har ett ben upp på sig eftersom den kan se infrarött ljus. När det används i interferometriläge är det ett kraftfullt verktyg. Det faktum att den inte kunde upptäcka några andra planeter är dock framsteg. "Dessutom sätter vi de djupaste begränsningarna på ytterligare planeter," i en del av skivan. Dessa begränsningar kommer att hjälpa framtida forskare att undersöka PDS 70-systemet och andra extrasolära system.
Resultaten visar också en annan av AMI:s styrkor:dess förmåga att se in i delar av parameterutrymmet som andra teleskop inte kan. "Dessutom visar våra resultat att NIRISS/AMI på ett tillförlitligt sätt kan mäta relativ astrometri och kontraster hos unga planeter i en del av parameterrymden (små separationer och måttliga till höga kontraster) som är unik för detta observationsläge och otillgänglig för alla andra nuvarande faciliteter vid 4,8 µm," förklarar författarna.
JWST har redan etablerat sin plats i astronomins historia. Den har infriat sitt löfte och har redan bidragit avsevärt till vår förståelse av kosmos. Teleskopets observationer med dess Aperture Masking Interferometry-läge kommer att befästa sin plats i historien ytterligare.
"Här, med kraften från James Webb Interferometer, upptäcker vi PDS 70, dess yttre skiva och dess två protoplaneter, b och c. Dessa är de första planeterna som upptäckts med rymdbaserad interferometri", skriver författarna.
Mer information: Dori Blakely et al, James Webb Interferometer:Rymdbaserad interferometrisk detektering av PDS 70 b och c vid 4,8 μm, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.13032
Journalinformation: arXiv
Tillhandahålls av Universe Today
