Как формируются звезды и планеты? Ученые стали на один шаг ближе к определению условий образования протозвезд. Наблюдения за тремя системами на ранних стадиях звездообразования в облаке Персея показали, что профиль углового момента в этих системах находится между тем, что ожидается для твердого тела и чистой турбулентности. Эти результаты могут привести к более реалистичным начальным условиям для численного моделирования формирования диска.
Основные этапы формирования звезд и планет хорошо известны: плотное межзвездное облако разрушается под действием собственной гравитации; центральное ядро, а также протозвездный диск формируется за счет момента импульса. Наконец, примерно через 100 000 лет звезда станет достаточно плотной, чтобы вызвать ядерный синтез в своих недрах, и начнет светиться, а планеты начнут формироваться в газопылевом диске окружающем ее. Но все еще остается много открытых вопросов о деталях этого процесса, например, какова роль момента импульса при создании диска или как диск накапливает большую часть своей массы?
Международная группа, возглавляемая Институтом внеземной физики Макса Планка (MPE), в настоящее время наблюдала за тремя самыми молодыми протозвездами в молекулярном облаке Персея.
«Впервые мы смогли проанализировать кинематику газа вокруг трех протопланетных дисков на ранних стадиях их формирования. Все системы могут соответствовать одной и той же модели, которая дала нам первое представление о том, что плотные облака газа и пыли не вращаются как твердые тела», - говорит Хайме Пинеда, который проводил исследование в MPE. Твердотельное вращение - это простейшее предположение, которое описывает газ в плотном облаке с углом постоянной скорости на любом радиусе. Модель, которая лучше всего описывает все три системы, находится между этими ожиданиями для твердого вращения и чистой турбулентности.
Кроме того, сравнивая эти наблюдения с предыдущими численными моделями, становится ясно, что магнитные поля играют роль в создании этих дисков: «Если магнитное поле включено, это гарантирует, что коллапс не слишком быстрый, и вращение газа соответствует наблюдаемому. Наши последние наблюдения дают нам верхний предел размеров дисков, который в значительной степени согласуется с предыдущими исследованиями», - объясняет Пинеда.
В частности, удельный угловой момент падающего вещества напрямую связан с возможным максимальным радиусом диска протозвезды Кеплера. Предполагая, что масса звезды составляет около 5% от нашей солнечной массы, ученые оценивают, что верхний предел кеплеровского диска, согласно более ранним оценкам, составляет около 60 астрономических единиц (AU), что примерно в два раза больше, чем наша планетная система. Это говорит о том, что большие диски (более 80 а.е.) не могут образовываться на ранней стадии жизни звезды и, следовательно, влияют на начальную точку сценария формирования планеты.
Следующим шагом для астрономов будет наблюдение таких систем на разных этапах их развития и в разных средах, чтобы увидеть, влияют ли они на определенный профиль углового момента. Эти результаты затем могут быть включены в численное моделирование или сравнены с ним для лучшего понимания коэволюции плотного ядра, образующего звезду, и окружающего протопланетного диска.
Подробнее:
http://www.mpe.mpg.de/7340904/news20190904
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab2cd1
Источник: MPE
