Группа астрономов получила изображения всех известных протопланетных дисков в области звездообразования Lupus с высоким разрешением.
Согласно результатам масштабного исследования, проведённого с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решётки Атакама (ALMA) на севере Чили, большинство протопланетных дисков невелики и порождают компактные системы так называемых суперземель.
Протопланетные диски — это сплюснутые вращающиеся диски из газа, пыли и камешков, окружающие новорождённые звёзды. Со временем они превращаются в полноценные планетные системы. Большинство дисков, которые были подробно изучены на данный момент, являются большими, с радиусом в сотни астрономических единиц (1 а. е. — это среднее расстояние между Солнцем и Землёй, около 150 миллионов километров). Во многих из них есть концентрические разрывы, указывающие на то, что гигантские планеты, возможно, уже сформировались и перемещали материал по своим орбитам.
Международная группа астрономов получила изображения всех известных протопланетных дисков (всего 73) в области звездообразования Лупус, расположенной всего в 400 световых годах от нас. До сих пор для большинства из них были доступны только измерения яркости, — говорит руководитель группы Осмар Герра-Альварадо (Лейденский университет, Нидерланды).
Наблюдения проводились на короткой длине волны 1,3 мм с использованием 66 антенн ALMA в их самой широкой конфигурации, что позволило получить беспрецедентное пространственное разрешение — всего 0,03 угловой секунды. Две трети дисков Lupus — в основном вокруг звёзд с низкой массой — оказались меньше 30 а. е., радиуса орбиты Нептуна. Некоторые из них имеют диаметр всего 10 а. е.; самый маленький из них поместился бы даже внутри орбиты Земли. «Мы знали, что большинство дисков будут маленькими, — говорит Герра-Альварадо, — но мы не ожидали, что большинство из них будут настолько маленькими».
Новые результаты, принятые к публикации в Astronomy & Astrophysics, также показывают, что в меньших по размеру дисках отсутствует заметная субструктура, такая как концентрические кольца и промежутки, которые наблюдаются во многих более крупных системах. По мнению авторов, эти диски, вероятно, недостаточно массивны, чтобы сформировать гигантские планеты. В результате пыль может продолжать двигаться внутрь, накапливаясь ближе к звезде. «Эти компактные диски создают оптимальные условия для формирования суперземель», — говорит член команды Мариана Санчес в пресс-релизе Нидерландской исследовательской школы астрономии (NOVA).
Суперземли — каменистые планеты, которые примерно в два раза больше Земли по размеру и в 10 раз тяжелее её, — являются одними из самых распространённых планет во Вселенной. Изучив полную выборку протопланетных дисков в одной области звездообразования, можно провести сравнение с известными популяциями экзопланет, говорит Герра-Альварадо.
Во многих случаях данные ALMA свидетельствуют о том, что «большая часть камешков, возможно, уже превратилась в валуны или даже планеты», — пишут авторы. Действительно, размеры центральных полостей, обнаруженных в ряде дисков, сопоставимы с размерами многих компактных планетарных систем, открытых в ходе недавних исследований.
«Это важное исследование», — комментирует Карстен Доминик (Амстердамский университет), который не входил в состав команды. Доминик подчёркивает, что наша Солнечная система может быть чем-то вроде исключения, поскольку у нас нет суперземель — скорее всего, из-за образования планет-гигантов, которые не позволили большей части массы исходного протопланетного диска сместиться внутрь. Новое исследование «даёт представление о небольших дисках, которых больше всего, — говорит Доминик, — и, следовательно, о „стандартной эволюции“ планетарной системы».