ALMA открывает беспрецедентные виды на рождение планет

Изображения высокого разрешения ALMA близлежащих протопланетных дисков, которые являются результатами проекта Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP).

Астрономы каталогизировали около 4000 экзопланет на орбите далеких звезд. Хотя открытие этих вновь обретенных миров научило нас многому, мы все еще многого не знаем о рождении планет и точных космических рецептах, которые порождают широкий спектр планетных тел, которые мы уже обнаружили, включая так называемые горячие Юпитеры, массивные скалистые миры, ледяные карликовые планеты и - надеюсь, когда-нибудь в скором времени - далекие аналоги Земли.

Чтобы помочь ответить на эти и другие интригующие вопросы, группа астрономов провела первое крупномасштабное исследование протопланетных дисков с высоким разрешением, состоящее из пылевых и газовых поясов вокруг молодых звезд, с помощью ALMA .

Эта «Большая программа» Большого миллиметрового / субмиллиметрового массива (ALMA), известная как Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP), дала потрясающие изображения с высоким разрешением 20 ближайших протопланетных дисков и дала астрономам новое понимание разнообразие свойств, которые они содержат, и скорость, с которой могут появиться планеты.

Маркированная версия четырех из двадцати дисков, которые составляют обзор ближайших протопланетных дисков ALMA с самым высоким разрешением. - AS 209 - это звезда, на которой находится диск возрастом 1 миллион лет, расположенный примерно в 400 световых годах от Земли. Изображение ALMA показывает серию плотно упакованных пылевых колец во внутреннем диске и две дополнительные тонкие полосы пыли очень далеко от центральной звезды. - HD 143006 около 5 миллионов лет и находится в 540 световых годах от Земли. На этой звезде находится диск, на котором видны широкие промежутки между пыльными полосами, разделяющими внутреннюю и внешнюю части диска. В левой нижней части внешнего кольца можно увидеть плотную дугообразную область, которая, возможно, предвещает концентрацию материала, в которой формируются кометы или другие ледяные тела. - ALMA обнаруживает широкие спиральные рукава в пылевом диске, вращающемся вокруг IM Lup, молодая звезда, находящаяся примерно в 515 световых годах от Земли. Эти закономерности могут быть результатом возмущения диска невидимым спутником планеты или глобальной нестабильностью в структуре диска, подобной тем, которые наблюдаются в спиральных галактиках, таких как Млечный Путь. - AS 205 - это множественная звездная система, у каждой звезды есть свой пыльный диск. Поскольку большинство звезд в Млечном Пути кратны, это наблюдение дает ключ к разгадке потенциала планет в таких системах. Эта система расположена примерно в 420 световых годах от Земли. Фото: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) С. Эндрюс и др .; NRAO / AUI / NSF, С. Дагнелло с каждой звездой на своем собственном пыльном диске. Поскольку большинство звезд в Млечном Пути кратны, это наблюдение дает ключ к разгадке потенциала планет в таких системах. Эта система расположена примерно в 420 световых годах от Земли. Фото: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) С. Эндрюс и др .; NRAO / AUI / NSF, С. Дагнелло с каждой звездой на своем собственном пыльном диске. Поскольку большинство звезд в Млечном Пути кратны, это наблюдение дает ключ к разгадке потенциала планет в таких системах. Эта система расположена примерно в 420 световых годах от Земли.

По словам исследователей, наиболее убедительная интерпретация этих наблюдений заключается в том, что большие планеты, вероятно, похожие по размеру и составу на Нептун или Сатурн , формируются быстро, намного быстрее, чем позволяет существующая теория. Такие планеты также имеют тенденцию формироваться на окраинах своих солнечных систем на огромных расстояниях от своих звезд.

Такое преждевременное формирование может также помочь объяснить, как скалистые миры размером с Землю могут развиваться и расти, переживая свой предполагаемый саморазрушительный юный возраст.

Ведущие модели формирования планет утверждают, что планеты рождаются путем постепенного накопления пыли и газа внутри протопланетного диска, начиная с крупинок ледяной пыли, которые сливаются, образуя все большие и большие скалы, до появления астероидов, планетезималей и планет. Этот иерархический процесс должен развернуться в течение многих миллионов лет, что предполагает, что его влияние на протопланетные диски будет наиболее распространено в более старых, более зрелых системах. Однако растущее количество свидетельств показывает, что это не всегда так.

Ранние наблюдения ALMA за молодыми протопланетными дисками, возраст некоторых из которых составляет всего около миллиона лет, выявили на удивление четко очерченные структуры, включая выступающие кольца и промежутки, которые, по-видимому, являются отличительными чертами планет. Первоначально астрономы с осторожностью относились к этим свойствам, связанным с действиями планет, поскольку в них могли участвовать другие природные процессы.