Пенсионный советник

Планеты рождаются из звездной пыли в ореховой ловушке

Астрономы увидели, где и как формируются новые планеты

Павел Котляр 06.06.2013, 22:13
Планеты рождаются в пылевых ловушках ESO/L. Calсada
Планеты рождаются в пылевых ловушках

Астрономы впервые увидели, где и как рождаются новые планеты: этот процесс идет в особых пылевых ловушках, где частицы слипаются, не мешая друг другу.

Экзопланеты, открытие которых сегодня поставлено на поток, уже не вызывают у астрономов удивления по поводу разнообразия их масс, размеров и близости к своим звездам. Несмотря на то что об экзопланетах мы знаем гораздо больше, чем 20 лет назад, в этой науке по сей день остается немало белых пятен. И главный пробел в понимании их происхождения.

Астрономам известно, что планеты рождаются внутри газопылевых дисков, остающихся после рождения звезд.

Согласно существующим моделям, пылинки, постепенно слипаясь внутри диска под действием гравитации, образуют твердые ядра массами до десяти масс Земли — процесс, на который уходит примерно 10 млн лет.

Однако теоретические расчеты показывают, что гравитационное слияние частиц в булыжники и зародыши планет не может идти в одну сторону и образованию планетезималей (зародышей планет) мешают два механизма.

Во-первых, в процессе объединения частицы средних размеров (от 1 мм до 1 м) должны приобретать большие скорости и разбиваться друг о друга. Во-вторых, даже избежав разрушения, тяжелые гранулы должны сходить с орбиты и падать на звезды, не успевая превращаться в планету. Поэтому ученые считают, что зародыши планет могут формироваться в особых ловушках, «тихих гаванях» с повышенным давлением газа внутри диска. Однако до последнего времени это были лишь догадки.

Ученые под руководством Нинке ван дер Марела из Лейденской обсерватории в Нидерландах решили проверить эту гипотезу, направив новейший субмиллиметровый телескоп ALMA (состоящий из нескольких десятков «тарелок», установленных высоко в горах) на окрестности молодой звезды Oph IRS 48 в 390 световых годах от Солнца. Прежние наблюдения указывали на то, что эта звезда окружена однородным диском, состоящим из угарного газа и мелкой пыли.

Кроме того, внутри диска была замечена прореха, свидетельствующая о том, что эту область «вычищает» крупная планета.

Наблюдения на длине волны 0,44 мм (685 гигагерц) показали, что в то время, как мелкие пылинки распределены по диску равномерно, крупные (размером в 1 мм и выше) сосредоточены асимметрично и образуют серповидное утолщение с одной стороны диска. Эта ловушка находится в промежутке 45–80 астрономических единиц (расстояние от Земли до Солнца).

Ученые считают, что это и есть тот защитный кокон, внутри которого происходит формирование будущих планет, астероидов и комет.

«Форма пыли в полученных снимках была для нас настоящей неожиданностью. Вместо предполагаемого кольца мы увидели совершенно определенную форму — ореха кешью. Сначала мы не поверили в то, что это правда, однако четкость наблюдений телескопа ALMA не оставила сомнений в ее структуре»,— говорит автор работы, опубликованной в Science. Однако подобная ловушка, по мнению ученых, не может возникнуть сама собой: ее должно порождать какое-то тяжелое тело, например, другая планета, которая по мере движения внутри диска вызывает вихри в окружающих ее газе и пыли.

Несмотря на то что эта ловушка была замечена вдали от центра диска, астрономы уверены, что подобные «тихие гавани» могут рождать и более близкие планеты вблизи других звезд. «Увиденная нами структура может образовываться и во внутренних областях других систем, где рождаются твердые землеподобные планеты.

В случае же наших наблюдений мы можем видеть то, как рождается аналог пояса Койпера — области Солнечной системы, откуда, как считается, прилетает большинство комет»,

— считает Тил Бернстил, соавтор исследования из Гарвард-Смитсонианского центра астрофизики.

Наблюдения проводились на 9 телескопах комплекса ALMA, в то время как ввод в строй всех 66 «тарелок» запланирован лишь на конец 2013 года. Российские астрономы могли бы получить возможность проводить наблюдения на этом комплексе, который является самым крупным астрофизическим инструментом в истории, если Россия вступит в Европейскую южную обсерваторию (ESO).