Протопланетные диски — это космические инкубаторы, где из вращающихся колец газа и пыли, окружающих молодые звёзды, рождаются новые планеты. Эти динамичные структуры, обычно простирающиеся на сотни астрономических единиц, представляют собой самую раннюю стадию формирования планетных систем. Внутри таких дисков крошечные пылевые частицы сталкиваются и слипаются, постепенно превращаясь в гальку, затем в валуны, а позже — в планетарные эмбрионы через процесс, известный как аккреция ядра. По мере роста эти эмбрионы "прорывают" диски, создавая в них спиральные структуры и разрывы — следы, которые астрономы могут обнаружить с помощью мощных телескопов, таких как ALMA (Атакамская большая миллиметровая решётка) и телескоп Джеймса Уэбба.
Международная команда астрономов из Пекинского университета, Шанхайской астрономической обсерватории и Кёльнского университета обнаружила протопланетные диски в экстремальных условиях Центральной молекулярной зоны (CMZ) нашей Галактики. Это открытие бросает вызов предыдущим теориям, основанным главным образом на наблюдениях в нашем районе Млечного Пути. Учёные провели самый детальный на сегодняшний день обзор трёх молекулярных облаков рядом с галактическим центром, выявив более 500 плотных ядер, где звёзды формируются в условиях, значительно отличающихся от локальных. Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, указывает на то, что процессы формирования планет могут сильно варьироваться в разных частях галактики.
Обнаружение таких систем в CMZ крайне затруднено из-за их удалённости, слабого свечения и сильного пылевого затмения. Чтобы преодолеть эти трудности, команда использовала телескоп ALMA в Чили, который объединяет сигналы от широко расставленных антенн, создавая изображения с высоким разрешением. Это позволило им наблюдать структуры размером всего в 1000 астрономических единиц, несмотря на расстояние в 17 миллиардов а.е. Используя метод двухдиапазонной съёмки — захвата двух длин волн с одинаковым разрешением — исследователи получили важные данные о температуре, пыли и структуре. Удивительно, но более 70% плотных ядер оказались «краснее», чем ожидалось, что позволило выдвинуть гипотезу: протопланетные диски могут быть обычным явлением в этих регионах.
«Мы были потрясены, увидев эти “маленькие красные точки”, разбросанные по всем молекулярным облакам. Они раскрывают нам скрытую природу плотных звёздообразующих ядер», — Фэнвэй Сюй, Институт астрофизики Кёльнского университета.
Команда предлагает две основные версии неожиданного покраснения плотных ядер в CMZ: либо внутри находятся меньшие, оптически плотные структуры — скорее всего, протопланетные диски, поглощающие коротковолновое излучение, либо эти ядра содержат необычно крупные пылевые зёрна, сформированные в дисках и выброшенные звёздными ветрами. Обе гипотезы предполагают широкое распространение протопланетных дисков в этих регионах, что ставит под сомнение ранние представления о структуре плотных ядер. В трёх облаках CMZ было выявлено более 300 потенциальных систем с формирующимися дисками — уникальная возможность изучить формирование планет в экстремальных условиях центра галактики.
Эти революционные наблюдения открывают новое окно в понимание того, как могут формироваться планетные системы в условиях, радикально отличающихся от условий около Солнца. Наличие протопланетных дисков в турбулентной, высокоплотной среде Галактического центра свидетельствует о том, что строительные блоки планет способны возникать даже в самых экстремальных уголках Млечного Пути. По мере того как будущие телескопы и более глубокие обзоры будут расширять наши возможности, учёные надеются выяснить, могут ли эти ранние диски действительно эволюционировать в полноценные планетные системы — и насколько процессы их формирования различаются в пределах галактики. Это исследование является важным шагом к пониманию разнообразия путей рождения планет во Вселенной.