Считается, что у CI Тельца есть массивная планета, которая примерно в пять раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу. Однако наблюдения показывают сильное излучение газа и пыли вблизи звезды, которого не должно было бы быть, если бы планета присутствовала. Могут ли астрономы объяснить эти противоречивые наблюдения?
Протопланетные проблемы
Всего через 2 миллиона лет в CI Тельца уже есть планета с массой в 12 масс Юпитера, CI Тельца b, вращающаяся вокруг всего лишь 0,08 а . Интересно, что в спектральном распределении энергии системы отсутствует характерный признак близкого присутствия массивной планеты: уменьшение количества ближнего инфракрасного излучения, производимого теплым газом и пылью.
Большая часть излучения протопланетного диска с длиной волны 1–10 мкм исходит от материала, расположенного ближе всего к звезде, поэтому падение излучения на этих длинах волн обычно воспринимается как признак того, что близлежащая планета собирает газ и пыль, чтобы расчистить трещину в звезде. материал диска. Однако наблюдения CI Tauri предполагают, что планета может присутствовать без изменений в ближнем инфракрасном излучении. Чтобы проверить это, Друв Мулей и Руобинг Донг (Университет Виктории, Канада) использовали гидродинамическое моделирование и перенос излучения, чтобы понять условия, при которых близлежащая планета будет влиять на спектральное распределение энергии системы.
Диск, пыль и распределение
Авторы исследования сначала смоделировали диск без планет, максимально точно сопоставив результаты модели с наблюдениями CI Тельца. Затем они смоделировали планету CI Tauri b и дали ей время очистить дисковое пространство, а затем сравнили результаты для различных орбитальных расстояний и эксцентриситетов. Мули и Донг обнаружили, что планеты с более эллиптическими орбитами создают более широкие разломы, потому что они способны собирать материю в большем диапазоне лучей, но что материя, остающаяся в разломе, более плотная, чем у планет с круговой орбитой.
Затем ученые использовали гидродинамическое моделирование для создания спектрального распределения энергии для каждого набора условий. Они обнаружили, что планета на орбитальном расстоянии CI Тельца b, равном 0,08 а.е., не удаляет достаточно материи, чтобы вызвать характерное погружение в ближнее инфракрасное излучение, независимо от ее эксцентриситета, что согласуется с тем, что они наблюдали.
Условия взаимодействия
Однако планета размером CI Тельца b, расположенная немного дальше от звезды, скажем, на 0,26 или 0,4 а.е., дает знать о своем присутствии в результирующем спектральном распределении энергии. Более далекие планеты истощают материал диска в достаточной степени, чтобы уменьшить выбросы в диапазоне 1-10 мкм и открыть разлом достаточно широко, чтобы обнажить горячую внутреннюю стенку разлома, увеличивая энергию в диапазоне 10-100 мкм.
Моделирование авторов показывает, что наличие близкой планеты не противоречит распределению спектральной энергии CI Тельца, и в более общем плане отсутствие типичных планетных индикаторов может не означать, что планет нет. Поскольку спектральное распределение энергии является одним из наших самых мощных инструментов для изучения протопланетных дисков, понимание их сложности имеет решающее значение для доверия к нашим интерпретациям.