Планеты могут формироваться даже в самых суровых условиях

Фото из открытых источников

Согласно наиболее широко распространенной астрономической модели (гипотеза небулярности), новые звезды рождаются из массивных облаков пыли и газа (т. н. туманности), которые испытывают гравитационный коллапс. Оставшаяся пыль и газ образуют протопланетный диск, который окружает новую звезду, которая медленно аккрецирует, образуя системы планет. В течение последнего десятилетия астрономы полагались на Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку (ALMA) в Чили, чтобы изучать молодые звезды и их диски и узнавать больше о том, как происходит этот процесс.

В недавнем исследовании международная группа астрономов использовала ALMA для получения изображений высокого разрешения восьми протопланетных дисков в скоплении Сигма Ориона, группе звезд, расположенных в созвездии Ориона. Во время своих наблюдений группа обнаружила доказательства наличия разрывов и колец в большинстве дисков, которые являются потенциальными признаками формирования гигантских планет. Это было удивительно, учитывая, как эти диски облучаются интенсивным ультрафиолетовым (УФ) излучением от массивной звезды в скоплении. Их выводы показывают, что формирование планет может происходить в условиях, которые ранее считались негостеприимными.

Исследованием руководила Джейн Хуан из Колумбийского университета. К ней присоединились Шанцзя Чжан, научный сотрудник NASA Sagan из Колумбийского университета и Невадского центра астрофизики, и Фэн Лонг (также научный сотрудник NASA Sagan) из Лунной и планетарной лаборатории (LPL). В команду также вошли исследователи из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU), Университета Сент-Эндрюс, Гавайского университета в Маноа и штаб-квартиры NASA. Их исследование недавно было опубликовано в The Astrophysical Journal.

Исследовательская группа использовала самую расширенную конфигурацию 12-метровых антенн ALMA, которая обеспечивала эффект зум-линзы, что позволило им достичь разрешения около восьми астрономических единиц (в восемь раз больше расстояния между Солнцем и Землей). Это позволило им разрешить множественные пробелы и кольца на изображениях пяти дисков, сопоставимые с тем, что астрономы наблюдали в других системах, где формировались гигантские планеты. Самым впечатляющим из них был диск, известный как SO 1274, на котором есть пять пробелов, которые могут быть системой планет в процессе формирования.

В то время как предыдущие исследования были сосредоточены на дисках в регионах с низким уровнем ультрафиолетового излучения, это исследование обеспечивает ALMA самые высокие по разрешению наблюдения дисков в более экстремальных условиях. В то время как звезды обычно рождаются в гораздо более жестких ультрафиолетовых условиях, понимание астрономами субструктур в первую очередь основано на наблюдениях за близлежащими регионами звездообразования с мягкими ультрафиолетовыми условиями. Эти результаты могут иметь значение для нашего понимания того, как образовалась Солнечная система, которая могла развиваться в аналогичной среде с высоким уровнем радиации. 

«Мы ожидали, что высокие уровни радиации в этом скоплении будут препятствовать формированию планет во внешних областях этих дисков. Но вместо этого мы видим признаки того, что планеты могут формироваться на расстоянии десятков астрономических единиц от своих звезд, подобно тому, что мы наблюдали в менее суровых условиях. Эти наблюдения показывают, что процессы, управляющие формированием планет, довольно надежны и могут работать даже в сложных условиях. Это дает нам больше уверенности в том, что планеты могут формироваться в еще большем количестве мест по всей галактике, даже в регионах, которые мы ранее считали слишком суровыми», - отмечает Хуан.

Однако команда признает, что эти структуры также могут быть результатом взаимодействия между планетами в процессе формирования и материалом диска. Таким образом, их выводы иллюстрируют необходимость и потенциал для последующих исследований дисков в еще более экстремальных звездных средах. Это также демонстрирует способность ALMA исследовать протопланетные диски в различных средах по всей галактике.