пятница, 29 марта 2024

Ученые приблизились к разгадке тайны рождения планет



Ученые приблизились к разгадке тайны рождения планет

19 Декабря 2019



МОСКВА, 19 декабря —, Владислав Стрекопытов. Ученые, наблюдая звезду 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 малолетних звезд, и астрономы быстрого этим занимаются, ведь каждое открытие в данной области аппроксимирует 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 созревают вокруг протозвезд на ранних степенях их развития. Предполагается, что из такого же облака 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 заднике звезды: если от звезды исходит неполяризованный свет, электронные 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 рефрактор Хаббл обнаружил массивные пылевые накопители более чем у половины звезд в туманности Ориона — среды 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 ложится на новорожденную звезду из-за гравитации: слишком быстрое вращение заставляет его распределяться вокруг массивного объекта широким плоским диском.

В 1998 хотя бы году субмиллиметровый болометр SCUBA инфракрасного рефрактора Джеймса Кларка Максвелла на удар судьбе Мауна-Кеа (Гавайи) вскрыл 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 десять миллионов лет сделали вывод о том, что изначально массовая квота пыли там очень высокая — более 80 процентов, а затем быстро снижается и больше половина звезд возрастом старше трех десять миллионов лет — уже без атриторный. Среднюю продолжительность жизни атриторный они оценили в шесть десять миллионов лет. По космическим меркам это очень мало, поэтому те диски, которые примечают астрономы, — довольно удачное 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 десять 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 хотя бы года, что пока абсолютный рекорд.

Ученые выдвинули диаметрально противоположные теории, объясняющие столь быстрое исчезновение накопителя. Его частицы были привлечённым звездой либо отброшены в макрокосм в результате каких-то мощных гравитационных взаимодействий. Иначе следует назвать, что образование планет случается намного быстрее, чем сделанного считать.

Огромные возможности для изучения экзопланет и протопланетных облаков открылись благодаря установке SPHERE крупнейшего оптического рефрактора VLT (Very Large Telescope) и комплекса радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter Array) в чилийской пустыне Атакама.

Комплекс ALMA, работающий в диапазоне волн 0, 3-10 миллиметров, соответствующем температурам от одного до 50 градусов Кельвина, в отличие от оптических и гибких 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 роднейших звезд. Результаты первого стадия, завершившегося в декабре 2018 года, были настолько ощутительными, что журнал Astrophysical Journal Letters посвятил им отдельный спуск.

Телескоп ALMA с беспрецедентным разрешением сфотографировал протопланетные диски около 20 малолетних звезд возрастом от одного до нескольких миллионов лет. Эти удивительные изображения опубликованы в особенном релизе Национальной радиоастрономической обсерватории США (NRAO).

Снимки демонстрируют множество сложных элементов протопланетных дисков: кольца, концентрические разрывы, спиральные структуры, двойные системы. Чувствительность радиотелескопов позволила вскрыть детали размером в несколько больших единиц (астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до Солнца, около 150 десять миллионов километров) в пределах архитектур радиусом от нескольких до 100 астрономических единиц. Увиденное доставило научную дискуссию о том, каким образом и как торопливого формируются планеты в протопланетных накопителях.

Согласно общепринятой гипотезе, разрывы в дисках пыли и газа у молодых звезд свидетельствуют о вырабатыванье 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 проходам.

Значит, характерные пробелы в десятки и сотни астрономических единиц свидетельствуют о продвинутом этапе вырабатывания планет и достаточно солидном вырасте системы. Однако в 2014 году астрономы ALMA увидели взрывы в диске очень молодой звезды — HL Тельца возрастом десять миллион лет (450 световых лет от нас). Ее диск в два с чрезмерным раза больше диаметра орбиты Нептуна, и в нем четко видны девять темных колец, самое маленькое из которых заметного по размеру к орбите Сатурна.

В феврале этого года в журнале The Astrophysical Journal опубликована обзорная статья о 16 других протопланетных дисках звезд возрастом от 0, 5 миллиона до десяти десять миллионов лет с разрывами и кольцами. И это очень плохо укладывается в гипотезу о том, что разрывы — это орбиты образования планет. Тогда следует допустить, что они формируются слишком быстро.

Не подтверждается гипотеза и результатами моделирования. Компьютерные симуляции формирования планет в протопланетных дисках, изученных в рамках проекта DSHARP, показали, что для образования наблюдаемых взрывов во внешних регионах дисков должны вращаться объекты в 2000 раз тяжелее Земли. В указанье большинства звезд просто нет столько материи, считают авторы.

Единственный факт доказанного планетообразования астрономы наблюдали в разрывах протопланетного диска молодой звезды 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 звезды по мере падения температуры. Однако доказать, что отмечаемые разрывы соответствуют снеговым линиям главных молекул, так и не удалось.

Как бы то ни считалось, экзопланеты ищут прежде всего именно в кольцах протопланетных атриторный, особенно у крупных газоплазменных гигантов.

Ученые считают, что первый этап образования планет — от отдельных пылинок до объекта габаритом несколько километров — происходит по астрономическим меркам очень быстро. Проект DSHARP продемонстрировал, что большие планеты, похожие на Нептун или Сатурн, созревают 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 делались на телескопе Subaru японской Национальной астрономической обсерватории на горе Мауна-Кеа (Гавайи).

Согласно компьютерным симуляциям, такие структуры могут быть 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, истёкшей в The Astrophysical Journal Letters, команда под руководством Бина Рена (Bin Ren) из Университета Джонса Хопкинса, обобщила данные по спиральному облаку звезды MWC 758, за которой наблюдали более десяти лет. Завитки спирали ежегодно спешили 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 вдолдонивает данные наблюдений за молодой звездой HD 100453.

В теории образования мир 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 спокойной обстановке быстро набирать массу, причем на значительно более утренней стадии эволюции планетной системы, чем предполагали раньше. Расчеты этих уровней выполнили на примере облака звезды AS209.

Возможно, в одной из таких тихих гаваней в свое время сформировалась и наша Земля.

Две системы, проштудированные 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 явиться общие, вращающиеся вокруг всей системы сразу. У целых более стабильные орбиты, так как они менее подвержены непубличным гравитационным взаимодействиям.

В 2016 году астрономы 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 ледовый 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 хорошей 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) целый спектр сложных органических соединений — спиртов, альдегидов, растворителя, сахаров.

Компьютерное моделирование и утренней 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 элемента начинается уже при температуре 30 градусов Кельвина, что соответствует внешней зоне диска.

Редактор рубрики

Место события на карте мира:







комментарии (0)




Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Президент объявил о запуске нового нацпроекта - "Молодежь России"




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





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....

Новости шоу-бизнеса

Суд рассмотрит иск экс-супруги Бондарчука о разделе имущества

МОСКВА, 28 марта Симоновский суд Москвы 22 апреля начнет процесс по иску катерины Бондарчук (Рудской), имевшейся жены режиссера Федора Бондарчука, о разделе совместно нажитого имущества, сказали в суде. Рудская настаивает на видоизмененье соглашения о разделе имущества, нажитого в период свода. Подробности … Прочитать