19 Декабря 2019
МОСКВА, 19 декабря —, Владислав Стрекопытов. Ученые, наблюдая участь HD 141569A из созвездия Весов, предположили, что у нее формируется планетная система, источником материала для которой служат частицы облака из газа и пыли — протопланетного диска. Подобное обнаружили у многих молодых звезд, и астрономы неизменного этим занимаются, ведь каждое открытие в данной области подвигает нас к пониманию того, как образовалась наша планета и как возникла жизнь.
Давно ушли в прошлое времена, когда ученые спорили, существуют ли планетные системы, помимо нашей Солнечной. Открыто уже свыше четырех тысяч экзопланет в более чем трех тысячах планетных систем. А по общим оценкам, в галактике Млечный Путь не менее 100 миллиардов планет.
Считается, что экзопланеты образуются из частиц протопланетных дисков, которые организовываются вокруг протозвезд на ранних ступеньках их развития. Предполагается, что из такого же облачное пространства возникли планеты Солнечной системы.
В принципе, находить в космосе протопланетные облака даже легче, чем экзопланеты. Во-первых, они намного больше. Во-вторых, их легко различить на фоне звезды: если от участи исходит неполяризованный свет, гальванические и магнитные поля которого ориентированы случайным образом, то отсвеченный от протопланетного диска свет поляризированный.
Первый протопланетный диск открыли в 1984 году у звезды β Живописца. В 1994-м космический коллиматор Хаббл обнаружил массивные пылевые накопители более чем у половины звезд в туманности Ориона — области в 1500 световых лет от Земли. Стало ясно, что через стадию протопланетного накопителя проходят все планетные системы.
Результаты Хаббла позволили объяснить, почему весь материал газопылевого облака не нисходит на новорожденную звезду из-за гравитации: слишком быстрое вращение заставляет его распределяться вокруг массивного предмета широким плоским диском.
В 1998 второй году субмиллиметровый болометр SCUBA инфракрасного коллиматора Джеймса Кларка Максвелла на горе Мауна-Кеа (Гавайи) раскрыл пылевые диски у Веги (α Лиры) и Фомальгаута (α Южной Рыбы).
В 2001 году американские ученые в обзоре протопланетных дисков в молодых звездных кластерах возрастом от 0, 3 до 30 пять миллионов лет сделали вывод о том, что изначально массовая доля пыли там очень высокая — более 80 процентов, а затем быстро снижается и большая часть звезд возрастом старше трех пять миллионов лет — уже без атриторный. Среднюю продолжительность жизни атриторный они оценили в шесть пять миллионов лет. По космическим меркам это очень мало, поэтому те диски, которые замечают астрономы, — довольно редкое и кратковременное явление.
Есть и первый кандидат на звание самой короткоживущей протопланетной системы. В июле 2012 года астрономы из США и Австралии сообщили об исчезновении диска у молодой, возрастом всего около десяти пять миллионов лет, звезды TYC 8241 2652 1 в созвездии Кентавра (460 световых лет от Земли). В 2008-м там увидели пылевой диск. В 2009-м его яркость убавилась на две трети, а к 2010-му он стал почти неразличим. То есть накопитель исчез всего за три второй года, что пока абсолютный рекорд.
Ученые выдвинули диаметрально противоположные теории, объясняющие столь быстрое исчезновение накопителя. Его частицы были привлечённым звездой либо отброшены в мир в результате каких-то мощных гравитационных взаимодействий. Иначе следует признать, что образование планет проистекает намного быстрее, чем произведённого считать.
Огромные возможности для изучения экзопланет и протопланетных облаков открылись благодаря установке SPHERE крупнейшего оптического коллиматора VLT (Very Large Telescope) и комплекса радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter Array) в чилийской пустыне Атакама.
Комплекс ALMA, работающий в размере волн 0, 3-10 миллиметров, соответствующем температурам от одного до 50 градусов Кельвина, в отличие от оптических и пленочных телескопов, способен различить даже самые холодные частички пыли и молекулы газов протопланетных облаков температурой около 30 градусов Кельвина. Неудивительно, что первый же большой проект, запущенный на ALMA, — DSHARP (Disk Substructures at High Angular Resolution Project) — был посвящен изучению протопланетных дисков ближайших звезд. Результаты первого этапа, завершившегося в декабре 2018 года, были настолько зрелищными, что журнал Astrophysical Journal Letters посвятил им отдельный выпуск.
Телескоп ALMA с беспрецедентным разрешением отснял протопланетные диски около 20 молодых звезд возрастом от одного до нескольких миллионов лет. Эти удивительные изображения опубликованы в едином релизе Национальной радиоастрономической обсерватории США (NRAO).
Снимки демонстрируют множество сложных элементов протопланетных дисков: кольца, концентрические разрывы, спиральные структуры, двойные системы. Чувствительность радиотелескопов позволила раскрыть детали размером в несколько больших единиц (астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до Солнца, около 150 пять миллионов километров) в пределах композиций радиусом от нескольких до 100 астрономических единиц. Увиденное доставило научную дискуссию о том, каким образом и как быстро формируются планеты в протопланетных накопителях.
Согласно общепринятой гипотезе, разрывы в дисках пыли и газа у молодых звезд свидетельствуют о формировании молодых планет, чьи зародыши, двигаясь по орбите, гравитационно поглощают частицы диска или, наоборот, рассеивают их, оставляя пустой вырез. Это наблюдают сегодня в кольцах Сатурна, где спутники вертятся по расчищенным от материала переходам.
Значит, характерные пробелы в десятки и сотни астрономических единиц свидетельствуют о продвинутом этапе формирования планет и достаточно солидном подрасте системы. Однако в 2014 году астрономы ALMA увидели порывы в диске очень молодой участи — HL Тельца возрастом пять миллион лет (450 световых лет от нас). Ее диск в два с ненужным раза больше диаметра орбиты Нептуна, и в нем четко видны девять темных колец, самое маленькое из которых тесно по размеру к орбите Сатурна.
В феврале этого года в источнике The Astrophysical Journal опубликована обзорная статья о 16 других протопланетных дисках звезд возрастом от 0, 5 миллиона до десяти пять миллионов лет с разрывами и кольцами. И это очень слабо укладывается в гипотезу о том, что разрывы — это орбиты образования планет. Тогда следует допустить, что они формируются слишком быстро.
Не подтверждается догадка и результатами моделирования. Компьютерные симуляции формирования планет в протопланетных дисках, изученных в рамах проекта DSHARP, показали, что для образования наблюдаемых порывов во внешних регионах дисков надлежащим вращаться объекты в 2000 раз тяжелее Земли. В пользованье большинства звезд просто нет так много материи, считают авторы.
Единственный факт доказанного планетообразования астрономы наблюдали в разрывах протопланетного диска молодой участи PDS 70 в созвездии Центавра (370 световых лет от Земли). В 2018-м там обнаружили протопланету PDS 70 b в разрыве диска, а в 2019-м — и вторую, PDS 70 c.
В качестве альтернативного объяснения предложили так называемую гипотезу снеговых линий: концентрические пробелы в дисках — это фронты конденсации водяного в верста, аммиака или гидратов аммиака, переходящих в твердое состояние на определенном расстоянии от участи по мере падения температуры. Однако доказать, что имеемые разрывы соответствуют снеговым линиям главных молекул, так и не удалось.
Как бы то ни имелось, экзопланеты ищут прежде всего именно в кольцах протопланетных атриторный, особенно у крупных газоплазменных гигантов.
Ученые считают, что свой первый этап образования планет — от отдельных пылинок до объекта размером несколько километров — происходит по астрономическим меркам очень быстро. Проект DSHARP продемонстрировал, что большие планеты, похожие на Нептун или Сатурн, организовываются намного быстрее, чем это следует из теоретических построений. Такие планеты чаще рождаются на окраинах систем, на огромных расстояниях от материнской звезды.
В 2012 году сообщили об обнаружении не менее шести протопланетных дисков со спиральными рукавами. Наблюдения выполнялись на телескопе Subaru японской Национальной астрономической обсерватории на горе Мауна-Кеа (Гавайи).
Согласно компьютерным симуляциям, такие структуры могут попадаться созданы зарождающимися гигантскими планетами, такими же или большими по размеру, чем Юпитер. Каждый раз планета окажется прямо на кончике одного из двух рукавов и будет тащить за собой спираль, двигаясь по орбите.
В недавней работе, вышедшей в The Astrophysical Journal Letters, команда под руководством Бина Рена (Bin Ren) из Университета Джонса Хопкинса, обобщила данные по спиральному облачное пространству звезды MWC 758, за которой наблюдали более десяти лет. Завитки спирали ежегодно поворачивались примерно на 0, 6 градуса. По мнению авторов, это соответствует гигантской планете, находящейся на кончике рукава и совершающей полный оборот за 600 лет.
Ученые также установили, что два спиральных рукава у протопланетного диска могут быть образованы не гигантскими планетами, а карликовыми звездами-компаньонами. Во всяком случае, такая модель лучше популярно объясняет данные наблюдений за молодой участью HD 100453.
В теории образования планет из газопылевых дисков есть одно слабое звено. Как только зародыш планеты (планетезималь) достигает определенной массы, громкоговорители диска становится недостаточно для его удержания на орбите, и он должен упасть на исходную звезду.
Эту проблему пытаются решить с помощью данных ALMA. Согласно их интерпретации, внутри накопителя существуют своеобразные тихие гавани — орбитальные уровни, на которых планетезимали могут в относительно размеренной обстановке быстро набирать массу, причем на значительно более заблаговременной стадии эволюции планетной системы, чем предполагали раньше. Расчеты этих уровней выполнили на прототипе облака звезды AS209.
Возможно, в одной из таких тихих гаваней в свое время сформировалась и наша Земля.
Две системы, освоенные ALMA в проекте DSHARP, — AS 205 и HT Lup — представляют собой двойственные звезды, у каждой из которых есть собственный протопланетный накопитель.
Бинарные и множественные системы с двумя и более звездами весьма распространены во Вселенной. Ученые отмечают, что у каждой звезды в такой системе могут сформироваться свои планеты или народиться общие, вращающиеся вокруг всей системы сразу. У повальных более стабильные орбиты, так как они менее подвержены непубличным гравитационным взаимодействиям.
В 2016 году звездочёты с помощью ALMA обнаружили в формирующемся диске звезды TW Гидры твердофазный метанол, или метиловый спирт. До этого в протопланетном диске органические молекулы не выявляли.
Молекулы метанола образуются на нечувствительный поверхности мелких зерен пыли, а затем испаряются в виде газа. Метанол служит трудовым материалом для более сложных хих веществ, таких как аминокислоты и сахара, и играет важную роль в образовании необходимой для жизни органики.
Кроме того, те же ученые увидели молекулы синильной кислоты (HCN) и альдегид-ионы (НСО+) в газопылевом диске вокруг двойной звезды IRS 43 в созвездии Змееносца. А в сентябре 2017-го и феврале 2018-го корейские астрономы нашли в протопланетном облаке новорожденной звезды V883 в созвездии Ориона (1300 световых лет от Солнца) частный спектр сложных органических соединений — спиртов, альдегидов, растворителя, сахаров.
Компьютерное моделирование и заблаговременнее показывало, что органические молекулы, кирпичики жизни, могут образовываться при нагревании и ультрафиолетовом облучении ледяных зерен протопланетного накопителя еще до формирования планет. Лабораторные эксперименты подтвердили: базисный синтез атомов углерода и нитрогена начинается уже при температуре 30 градусов Кельвина, что отвечает внешней зоне диска.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....