Это реальное изображение Планетообразующего диска в далекой звездной системе

Планетообразующий диск в далекой звездной системе

В 2017 году астрономы использовали ALMA (Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array), чтобы посмотреть на звезду AB Aurigae. Это тип молодой звезды, называемой Herbig AE star, и ей менее 10 миллионов лет. В то же время они обнаружили там пыльный протопланетный диск с контрольными промежутками, указывающими на спиральные рукава.

При более детальном рассмотрении астрономы обнаружили, что там формируется очень молодая планета.

Молодые звезды Herbig Ae, такие как AB Aurigae, представляют большой интерес для астрономов. Они настолько молоды, что еще не являются звездами главной последовательности, и они все еще окружены своим околозвездным диском газа и пыли. И из этого газа и пыли формируются молодые планеты.

Диск вокруг AB Aurigae, который находится на расстоянии более 500 световых лет, имеет спиральные рукава, которые встречаются в узле. Ученые считают, что узел - это точная точка, в которой формируется молодая планета. Новое исследование использовало прибор SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) на очень большом телескопе (VLT), чтобы поближе рассмотреть AB Aurigae и планеты, развивающиеся внутри его диска.

Новое исследование называется "Возможные доказательства продолжающегося формирования планет в AB Aurigae". Ведущим автором исследования является Энтони Боккалетти из Observatoire de Paris, PSL University, France. Статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics .

“Тысячи экзопланет были идентифицированы на сегодняшний день, но мало что известно о том, как они формируются”, - говорит Боккалетти. Наблюдение за молодыми, все еще формирующимися планетами сейчас очень важно для астрономии, но это сложно. С околозвездным диском вокруг звезды трудно разобраться, и даже наша лучшая технология едва справляется с этой задачей.

Околозвездный диск из обломков вокруг далекой звезды. Эти диски распространены вокруг более молодых звезд, но в них трудно заглянуть

Инструмент SPHERE имел решающее значение для этой работы. Это усовершенствованная адаптивная оптическая система в сочетании с коронографом. Он был разработан для дальнейшего изучения экзопланет, с низким разрешением спектрографических и поляриметрических изображений. Это изображения как в оптическом, так и в инфракрасном свете. SPHERE позволила команде, стоящей за этим исследованием, сосредоточиться на самых ранних стадиях планетарного формирования.

“Нам нужно наблюдать очень молодые системы, чтобы действительно увидеть, когда образуются планеты”, - сказал Боккалетти. Этот скрученный узел, где встречаются спиральные ветви околозвездного диска AB Aurigae, настолько близок, насколько мы смогли запечатлеть этот момент.

Эти спирали указывают на рождение детской планеты. Это потому, что масса планеты влияет на менее плотный газ и пыль на диске. По сути, планета пинает материал в диске, создавая видимую волну: спирали.

"Поворот спирали идеально воспроизводится с помощью модели волны плотности, управляемой планетой, когда учитываются эффекты проекции”.
Из исследования " возможные свидетельства продолжающегося планетообразования в AB Aurigae”.

По словам Эммануэля Ди Фолько из астрофизической лаборатории Бордо (LAB), Франция, принявшего участие в этом исследовании, молодые планеты создают “возмущения в диске в виде волны, чем-то напоминающей кильватер лодки на озере”. И когда молодая планета вращается вокруг центральной звезды, эти возмущения превращаются в спиральные рукава.

Изображение системы AB Aurigae, показывающие диск вокруг нее. Изображение справа-это увеличенная версия области, обозначенной красным квадратом на изображении слева. Он показывает внутреннюю область диска, включая очень яркое желтое "скручивание" (обведено белым), который, по мнению ученых, отмечает место, где формируется планета. Это скручивание находится примерно на таком же расстоянии от звезды AB Aurigae, как Нептун от Солнца. Синий круг представляет собой размер орбиты Нептуна

В своей статье авторы предупреждают нас, что мы все еще изучаем, что происходит внутри этих околозвездных завес, которые окружают молодые звезды. Мы все еще находимся в первых днях видения этих структур, и они не уверены, что это скручивание - планета.

"SPHERE предоставила самые глубокие изображения, когда-либо полученные для AB Aur в рассеянном свете. Среди множества структур, которые еще предстоит понять, мы определили не только внутренние спиральные рукава, мы также определили особенность в виде скручивания в восточной спирали на расстоянии около 30 а.е. ”.

Они уверены, что это планета? Не совсем, но особенность кручения соответствует моделированию. "Изгиб спирали идеально воспроизводится с помощью модели волны плотности, управляемой планетой, когда учитываются эффекты проекции", - пишут авторы.

Первоначальные наблюдения AB Aurigae, сделанные с помощью ALMA, но без SPHERE, показали пару спиральных рукавов. Но одна ALMA не раскрыла столько информации. Тем не менее, были обнаружены намеки на то как планеты формируются.

ALMA изображение пылевого кольца (красный) и газовых спиралей (синий) околозвездного диска AB Aurigae раскрывают газовые спиральные рукава внутри широкого пылевого промежутка, давая намек на образование планеты

Хотя ALMA - это мощный инструмент, SPHERE еще более мощный. Он может видеть очень слабый свет от пылинок и излучения, исходящие от внутреннего диска. Астрономы смогли увидеть детали в спиралях, а также "скручивание" в их центре.

"Скручивание ожидается от некоторых теоретических моделей формирования планет",-говорит соавтор Энн Дютри, также работающая в лаборатории. “Это соответствует соединению двух спиралей — одна извивается внутрь орбиты планеты, другая расширяется наружу - которые соединяются в месте расположения планеты. Они позволяют газу и пыли из диска накапливаться на формирующейся планете и заставляют ее расти”.

Диск представляет собой сложную структуру, и астрономы наблюдали в нем множество других структур. Два из них представляли особый интерес, отмеченные f1 и f2 на этом изображении. Оба эти изображения сделаны SPHERE, каждое изображение имеет различный порог интенсивности

Есть теория, поддерживающая рождение планет в точке скручивания. "На ранней стадии формирования планеты гидродинамическое моделирование показывают, что процесс аккреции генерирует в месте расположения планеты внутреннюю и внешнюю спиральную картину из-за резонансов Линдблада, вызванных взаимодействиями диска с планетой”, - пишет команда.

Но данные наблюдений, подтверждающие все это, было трудно найти. Это исследование представляет некоторые из лучших наблюдений, которые подтверждают теорию.

В своем заключении авторы пишут “ ... наблюдения SPHERE AB Aur в рассеянном свете в сочетании с данными ALMA в тепловом режиме дают веские доказательства того, что мы действительно являемся свидетелями продолжающегося формирования планеты, выявленного ее связанными спиральными рукавами”.

Но это еще не доказано. "Для подтверждения этого результата и получения более точных оценок массы потенциальных планет в этом месте потребуются дополнительные наблюдения”.

Дальнейшие наблюдения будут сделаны в не слишком далеком будущем. Большой телескоп ESO (ELT) должен увидеть свет в 2025 году. С 39-метровым зеркалом ELT станет огромным стимулом для наших астрономических наблюдений.

“Мы должны иметь возможность непосредственно и более точно увидеть, как динамика газа способствует формированию планет”, - заключил Боккалетти.

Читайте также: Возможно, флот крошечных космических кораблей помог бы обнаружить изначальную черную дыру Планета 9

Ставь лайк! Подписывайся! Делись статьей с друзьями!