Орбиты планет нашей Солнечной системы не лежат строго в одной плоскости, а немного наклонены. Причина этих отклонений, похоже, найдена.
На основе наблюдений при помощи Атакамской большой антенной решетки миллиметрового диапазона ALMA международная команда ученых обнаружила убедительные доказательства, что многие протопланетные диски на самом деле имеют небольшую деформацию. Результаты исследования в The Astrophysical Journal Letters опровергают устоявшееся представление об образовании планет из гладких, плоских дисков космической пыли.
Эти легкие изгибы и скручивания в плоскости диска, часто всего на несколько градусов, поразительно напоминают слабые наклоны, наблюдаемые у планет нашей Солнечной системы. Получается, что начальные условия для формирования планетных систем не такие упорядоченные, как считалось ранее, что влечет глубокие последствия для понимания, как планеты растут и занимают свои окончательные орбиты.
«Наши результаты позволяют предположить, что протопланетные диски слегка искривлены. Это заметное изменение в понимании этих объектов и имеет множество последствий для теории формирования планет. Особенно интересно, что деформация в несколько градусов аналогична различиям в наклоне орбит планет в нашей Солнечной системе», — говорит ведущий автор исследования Эндрю Уинтер из Лондонского университета королевы Марии.
Обнаружить эти слабые искривления помогли доплеровские смещения — незначительные изменения в радиоволнах, излучаемых молекулами монооксида углерода внутри дисков. Эти смещения можно использовать как космический спидометр, измеряя по ним точную скорость движения газа.
Объединившись в крупный проект exoALMA, исследователи взяли данные флагманской обсерватории ALMA для картирования скорости газа в каждом диске с беспрецедентной детализацией. Моделируя сложные закономерности, удалось определить, насколько отклонены разные области каждого диска.
«Эти небольшие отклонения могут быть распространенным явлением, сопровождающим формирование звезд и планет», — полагает Уинтер.
Этот новый взгляд на механику колыбелей планет не только проводит интригующую параллель с нашей собственной Солнечной системой, но и порождает новые вопросы: почему эти диски деформированы?
«Проект exoALMA выявил крупномасштабные структуры в формирующих планеты дисках, которые оказались совершенно неожиданными. Подобные деформации бросают вызов представлению об упорядоченном формировании планет и дает почву для будущих исследований», — сказала директор департамента формирования планет и звезд Института астрономии Макса Планка Мириам Бенисти.
Что искривило эти планетарные колыбели — гравитационное притяжение невидимых звезд-спутников или хаотический танец газа и пыли? Легкие изгибы дисков — всего на 0,5–2 градуса — могут естественным образом объяснить многие заметные крупномасштабные узоры в движении газа по дискам. Более того, есть основания полагать, что именно эти искажения порождают причудливые спиральные структуры и небольшие температурные колебания в этих космических «яслях».
Если такие искривления действительно играют ключевую роль в том, как движется газ в диске, это радикально меняет понимание критических процессов — таких как турбулентность и обмен веществом, — которые в конечном счете определяют, как формируются планеты и каким образом они занимают свои конечные орбиты. Любопытно, что природа этих искажений, по-видимому, связана с тем, сколько вещества молодая звезда активно притягивает к своему центру. Это указывает на динамическую связь между внутренними областями диска, где звезда питается, и его внешними, планетообразующими зонами.
Выяснилось, что объекты Солнечной системы вращаются в двух плоскостях
Ученые вычислили количество этапов формирования Солнечной системы
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram