Газопылевой диск вокруг HD142527 (в представлении художника)
Команда японских астрономов, используя Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), получила убедительные доказательства формирования гигантской планетарной системы около молодой звезды.
Это открытие не только влияет на существующие теории формирования планет, но и дает учёным ключ к разгадке тайн формирования самых разнообразных планетарных систем.
Исследовательская группа, во главе с астрономами из Оsaka University и Ibaraki University, используя телескоп ALMA, проводила наблюдения за молодой звездой HD 142527, расположенной в созвездии южного полушария неба Волк. Снимки ALMA отчетливо указывают на то, что космическая пыль, которая является входящим в состав планет материалом, кружится вокруг звезды, создавая подобие асимметрического кольца. Измеряя плотность пыли в самой плотной части кольца, астрономы пришли к выводу, что, вероятнее всего, в этой области в настоящее время происходят активные процессы формирование планет. Эта область удалена от центральной звезды на значительное расстояние — примерно в 5 раз дальше, нежели расстояние от Нептуна до Солнца. Это открытие – первое убедительное доказательство формирования планет в протопланетном диске, удаленном от центральной звезды на столь значительное расстояние.
Исследовательская группа с целью проведения более детального анализа планирует продолжить наблюдения за HD 142527 и другими протопланетными дисками, чтобы иметь более полное представление о процессах формирования планет во Вселенной.
На сегодняшний день астрономами обнаружено более тысячи экзопланет, которые доказывают, что Солнце – это не единственная звезда, вокруг которой вращаются планеты. Проводя исследования, астрономы удостоверились, что во Вселенной существует огромное разнообразие планет: подобные Юпитеру, газообразные гигантские планеты, которые вращаются вокруг своих родительских звезд на орбите, которая меньше, нежели у планет, подобных Меркурию, орбита которых удалена от центральной звезды на огромное расстояние, в несколько раз превышающее удаленность Нептуна от Солнца. Несмотря на такое разнообразие обнаруженных экзопланет, процесс их формирования во многом остается для планетологов загадкой, которая является одной из приоритетных проблем современной астрономии. Именно по этой причине всё чаще проводятся исследования области вокруг молодых звезд.
Молодая звезда, как правило, окружена кольцом из пыли и газа, которые когда-то были приставлены материалом планет. Недавние наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне, проводимые с использованием NAOJ Subaru Telescope, показали, что протопланетным дискам характерны структуры, которые намного сложнее, нежели ранее предполагали астрономы. Спиральные очертания протопланетных дисков, по мнению планетологов, связаны с наличием в них планет. Однако посредством ближних инфракрасных наблюдений невозможно измерить количество пыли и газа в самых плотных частях протопланетного диска. Это связано с тем, что ближний инфракрасный свет легко поглощается или рассеивается облаками пыли, следовательно, он не подходит для наблюдения за внутренней частью плотной области диска. Однако астрономы нашли решение – телескоп ALMA. Миллиметровые и субмиллиметровые волны ALMA намного длиннее волн ближнего инфарктного излучения, следовательно, плохо поглощаются пылью. С его помощью астрономы имеют возможность более детально проанализировать внутреннюю часть протопланетного диска.
Исследовательская группа выбрала в качестве объекта исследования ALMA молодую звезды HD 142527, находящуюся на расстоянии порядка 473 световых лет от Земли. Посредством предыдущих наблюдений Subaru Telescope за протопланетным диском HD 142527, астрономы обнаружили специфические структуры. ALMA зафиксировал субмиллиметровое излучение, исходящее из протопланетного диска, причем эмиссия носила неоднородный характер – северная часть диска была примерно в 30 раз более яркой, нежели южная. По словам Misato Fukagawa из Osaka University, возглавляющего команду исследователей, самая яркая часть область находится на значительном расстоянии от звезды, и указывает на то, что там находится большое скопление материала. Когда накапливается достаточное количество материала могут происходить процессы формирования планет или комет. Учёный отмечает, что для того, чтобы исследовать эту возможность, его коллеги измерили количество материала.
При вычислении количества материала на основе силы субмиллиметрового излучения, температура материала – важный параметр. Команда оценила температуру в районе с высокой плотностью материала посредством изотопометров угарного газа. В результате исследователи пришли к выводу, что там находится либо газовый гигант, либо скалистая планета.
Если в протопланетном диске формируются условия, сопоставимые с условиями типичной среды во Вселенной (массовое соотношение пыли и газа составляет 1:100), то, вполне возможно, что плотная область протопланетного диска достаточно массивная, чтобы прилечь большое количество газа и сформировать планеты-гиганты, массы которых превосходят массу Юпитера. Хотя это подобно процессу формирования звезд в космических облаках, впервые учёные рассмотрели такую возможность формирования планет в протопланетных дисках. Другая теория – формирование планет внутри «пылевых ловушек», в которых концентрация пыли намного выше, нежели в других частях протопланетного диска. Если такие «ловушки» формируются в протопланетных дисках, то в них могут сформироваться скалистые планеты, подобные нашей Земле, кометы и ядра газообразных планет. В обоих случаях, вполне возможно, что планеты формируются в плотной части диска, опоясывающего HD 142527.
Основы двух вышеупомянутых процессов формирования планет были теоретически описаны более 30 лет тому назад. Астрономы полагают, что порядок формирования планет нашей Солнечной системы начался со столкновения и слияние огромного количества пыли, из которой в последствии образовались ядра планет. Некоторые из ядер «обросли» массивной атмосферой, превратившись в газовых гигантов.
Исследовательская группа считает, что процесс формирования планет в протопланетном диске вокруг HD 142527 может проходить по двум возможных сценариям. Астрономы планируют в ближайшее время измерить количество газа в плотной области протопланетного диска, для того, чтобы определить, какой из них верен.
