Планеты формируются в дисках газа и пыли, вращающихся вокруг молодых звезд. Наблюдения показывают, что вокруг светил с очень малой массой скорее всего будут формироваться миры земной группы, а не газовые гиганты. И хотя шанс на появление возле такой звезды похожей на Землю планеты высок, на самом деле их планетарный состав в значительной степени неизвестен. Например, система Траппист-1, которую изучал Уэбб, состоит из семи землеподобных планет в пределах 0,1 астрономической единицы. Их состав обычно считается схожим с земным. Однако новые данные Уэбба предполагают, что диски вокруг звезд очень малой массы могут развиваться иначе, чем вокруг более массивных светил.

Исследование MIRI Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) направлено на то, чтобы построить мост между химическим составом дисков и свойствами экзопланет. В рамках научной работы команда ученых рассмотрела область вокруг очень малой звезды ISO-ChaI 147 с массой всего 11% от солнечной. Их наблюдения дают представление об окружающей среде, а также об основных ингредиентах для формирования таких планет.

Команда обнаружила, что газ в области формирования богат углеродом. Потенциально это может быть связано с тем, что этот элемент удаляется из твердого материала, из которого могут формироваться планеты земной группы, и может объяснить, почему на Земле его относительно мало.

"У Уэбба лучшая чувствительность и спектральное разрешение, чем у предыдущих инфракрасных космических телескопов, — объясняет ведущий автор Адитья Арабхави из Университета Гронингена в Нидерландах. — Эти наблюдения невозможны с Земли, поскольку обзор блокируется атмосферой. Раньше мы могли идентифицировать только ацетилен (C2H2) выбрасываемый этим объектом. Однако более высокая чувствительность и спектральное разрешение Уэбба позволили нам обнаружить слабое излучение менее распространенных молекул. Космический телескоп также позволил нам понять, что эти углеводородные молекулы не только разнообразны, но и многочисленны".

Спектр, полученный с помощью Mid-InfraRed Instrument Уэбба (MIRI), показывает самый богатый углеводородный химический состав, наблюдаемый на сегодняшний день в протопланетном диске. Он состоит из 13 углеродсодержащих молекул разной сложности, вплоть до бензола. Этот список включает в себя и этан (C2H6) впервые обнаруженный вне солнечной системы. 

Поскольку считается, что полностью насыщенные углеводороды образуются из более простых молекул, его следы дают исследователям подсказку о наблюдаемой химической среде. Команда также впервые обнаружила этилен (C2H4), пропин (C3H4) и метильный радикал CH3 в протопланетном диске.

"Эти молекулы уже были обнаружены в нашей Солнечной системе, например, в таких кометах, как 67P/Чурюмова-Герасименко и C/2014 Q2 (Лавджой), — добавляет Арабхави. — Удивительно, что теперь мы можем видеть их танец в планетарных колыбелях. Это совершенно иная среда формирования планет, отличающаяся от нашего представления".

Команда указывает, что полученные результаты имеют большое значение для астрохимии и понимании планет формирующихся в непосредственной близости от звезд. 

"Это сильно отличается от состава, который мы видим в дисках вокруг звезд солнечного типа, где доминируют кислородсодержащие молекулы (например, углекислый газ и вода), — добавляет член команды Инга Камп, также из Гронингенского университета. — Таким образом у нас есть подтверждение, что это уникальный класс объектов".

В дальнейшем научная группа намерена расширить свое исследование, включив в него более крупную выборку дисков вокруг звезд с очень малой массой, чтобы лучше понять, насколько распространены такие экзотические, богатые углеродом регионы формирования планет земной группы. 

"Расширение нашего исследования также позволит нам лучше понять, как могут образовываться эти молекулы, — объясняет член команды и руководитель программы MINDS Томас Хеннинг из Института астрономии Макса Планка в Германии. — Некоторые особенности данных Уэбба также до сих пор не идентифицированы, поэтому для полной интерпретации наших наблюдений требуется дополнительная спектроскопия".

Команда отмечает, что эти результаты и сопутствующие данные могут внести вклад в другие области, включая теоретическую физику, химию и астрохимию, для интерпретации спектров и исследования новых особенностей в этом диапазоне длин волн.

Результаты научной работы были опубликованы в журнале Science.