Астрономы впервые увидели момент конденсации вещества, из которого зарождаются планеты вокруг далекой звезды на расстоянии 1300 световых лет от Земли. Этот происходит довольно быстро и аналогично тому, как 4,5 млрд лет назад появилась Солнечная система , говорится в работе, опубликованной в журнале Nature.
Солнечная система сформировалась из облака газа и пыли, сколлапсировавшего под действием собственной гравитации. Одновременно с появkением Солнца в протопланетном диске вокруг него происходило образование первых минералов, которые, слипались в так называемые планетезимали, которые затем превратились в планеты.
Наибольшую часть информации о той ранней эпохе Солнечной системы ученые черпают из анализа особого класса найденных на Земле метеоритов — хондритов. В отличие от других, эти метеориты за миллиарды лет не подвергались тепловым и другим воздействиям, которые изменили бы их состав, поэтому они сохранили отдельные первозданные крупицы пыли и другие твердые вкрапления. Радиоизотопный анализ показал, что так называемые кальций-алюминиевые включения (CAIs) были самыми первыми твердыми объектами, сформировавшимися в Солнечной системе.
Считается, что эти агрегаты, состоящие из минералов кальций-алюминий-титана, формировались при температуре более 1300 градусов Кельвина, но до последнего времени оставалось не ясно, как и на каком удалении от Солнца эти температуры достигались. За последние 40 лет такие обсерватории, как Atacama Large Millimeter Array (ALMA) в Чили, the James Webb Space Telescope ( JWST) и Hubble Space Telescope неоднократно наблюдали линии поглощения и эмиссии в протопланетных дисках вокруг других звезд на разных этапах формирования и даже находили признаки формирования похожих на Юпитер планет-гигантов. Однако ни разу ученым не удавалось увидеть момент конденсации тех самых включений CAI — теория предсказывает, что этот процесс весьма быстрый и занимает всего порядка 100 тыс. лет.
Ученые под руководством Мелиссы Макклюр из Лейденского университета (Нидерланды) впервые застали этот процесс, изучая протопланетный диск молодой звезды HOPS315, расположенной внутри молекулярного облака Орион-B, которое содержит множество туманностей различного происхождения.
Наблюдения в инфракрасном и радиодиапазонах на телескопах JWST и ALMA соответственно обнаружили линии оксида кремния SiO и минералов, называемых кристаллическими силикатами, которые пронизывают протопланетный диск до глубины в две астрономические единицы (среднее расстояние от Земли до Солнца).
«Мы впервые поймали самый первый момент, когда вокруг звезды за пределами Солнечной системы началось образование планет», — пояснила Макклюр.
Открытие указывает на то, что ученые стали свидетелями зарождения первых планетезималей вокруг этой звезды, когда оксид кремния и другие минералы находятся еще в газообразной фазе и только начинают затвердевать.
«Этот процесс никогда раньше не наблюдался в протопланетных дисках или в других местах за пределами Солнечной системы», — пояснил соавтор работы Эдвин Бергин из Университета Мичигана.
По словам ученых, область протопланетного диска, где рождаются указанные минералы, соответствует орбите Главного пояса астероидов в Солнечной системе. «Мы видим эти минералы в той же области этой внесолнечной системы, где мы наблюдаем их в составе астероидов внутри Солнечной системы», — добавил соавтор исследования Логан Френсис.
Павел Котляр