Вопреки всему: протопланеты способны формироваться в самых «нечеловеческих» условиях
Согласно наиболее распространенной небулярной космологической модели, новые звезды рождаются из массивных облаков пыли и газа (туманностей), которые испытывают гравитационный коллапс. Оставшиеся на периферии пыль и газ образуют протопланетный диск, который окружает новоиспеченную звезду и постепенно структурируется, образуя сначала зародыши планет (планетезимали), а затем систему полноценных небесных тел. Однако перспектива планетообразования во многом зависит от расстояния до звезды, ее массы, температуры и активности, влияния соседних звезд. Гравитация и излучения способны не дать протопланетным дискам и планетезималям превратиться в полноценные планеты.
В течение последнего десятилетия астрономы изучали молодые звезды и их системы с помощью большой антенны ALMA в Чили.
В недавнем исследовании международная группа астрономов использовала ALMA для получения изображений с высоким разрешением восьми протопланетных дисков в скоплении Сигма Орион. В ходе своих наблюдений команда обнаружила наличие разрывов и колец в большинстве дисков, что служит потенциальным признаком формирования планет-гигантов.
Это было удивительно, учитывая, что эти диски облучаются жестким рентгеновским излучением и интенсивным ультрафиолетом от массивной материнской звезды и других звезд скопления Сигма Орион. Результаты наблюдений свидетельствуют о том, что формирование планет может происходить в условиях, которые ранее считались откровенно безнадежными.
Исследованием руководила Джейн Хуан, доцент кафедры астрономии Колумбийского университета. К ней присоединились Шанцзя Чжан, научный сотрудник НАСА из Колумбийского университета и астрофизического центра Невады, и Фэн Лонг (также научный сотрудник НАСА) из Лунной и планетарной лаборатории (LPL). В состав команды также входили исследователи из Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана (LMU), Сент-Эндрюсского университета, Гавайского университета в Маноа и штаб-квартиры НАСА. Исследование было недавно опубликовано в Astrophysical Journal.
Исследовательская группа использовала максимальную конфигурацию 12-метровых антенн ALMA, которая обеспечивала эффект зум-объектива, позволяя достичь разрешения примерно в восемь астрономических единиц (1 а.е. равна 150 миллионам километров или расстоянию от Солнца до Земли). Это позволило ученым рассмотреть многочисленные промежутки и кольца на изображениях пяти дисков, сравнимых с тем, что астрономы наблюдали в других системах, где формировались планеты-гиганты. Самым четким было изображение диска, известного как SO 1274, в котором есть пять промежутков, которые могут быть формирующейся планетной системой.
В то время как предыдущие исследования были сосредоточены на дисках в звездных системах с низким уровнем излучения, это исследование позволяет наблюдать диски с экстремальными условиями развития.
«Результаты наблюдений могут иметь неоценимое значение для нашего понимания того, как сформировалась Солнечная система. Вполне вероятно, во времена ее молодости условия были не менее суровыми», — отметила Джейн Хуан в пресс-релизе.
«Мы ожидали, что высокий уровень радиации в этом скоплении будет препятствовать образованию планет во внешних областях дисков. Но вместо этого мы видим признаки того, что планеты как ни в чем ни бывало формируются, причем подчас на расстоянии в десятки а.е. от своих звезд».
«Наблюдения показывают, что процессы, приводящие к образованию планет, достаточно устойчивы и могут работать даже в сложных межзвездных условиях. Это дает нам больше уверенности в том, что планет в нашей галактике и в целом во Вселенной значительно больше, чем мы думали. Они есть даже в областях, которые мы ранее считали непригодными для планетообразования».
Команда исследователей признает, что наблюдаемые структуры могут быть также результатом взаимодействия между формирующимися планетами и веществом диска. Результаты носят предварительный характер и иллюстрируют необходимость и потенциал дальнейших исследований протопланетных дисков в еще более экстремальных звездных условиях.
Исследование подтвердило возможности ALMA наблюдать протопланетные диски по всей галактике.
Недавно ученые смогли заглянуть далеко за пределы нашей галактики благодаря эффекту гравитационного линзирования.
