Вторник, 30 Ноябрь 2021

В облаках звездной пыли. Что скрывают протопланетные диски



В облаках звездной пыли. Что скрывают протопланетные диски

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 юных звезд, и астрономы бодрого этим занимаются, ведь каждое открытие в данной области приближает 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 создаются вокруг протозвезд на ранних стадиях 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 шуме 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 рефрактор Хаббл обнаружил массивные пылевые любимый диски более чем у половины звезд в туманности Ориона — местности в 1500 световых лет от Земли. Стало ясно, что через стадию протопланетного любимый диска проходят все планетные системы.

Результаты Хаббла позволили объяснить, почему весь материал газопылевого облака не падает на новорожденную звезду из-за гравитации: слишком быстрое вращение захламляет его распределяться вокруг массивного автомобиля широким плоским диском.

В 1998 9-12 месяцу 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 миллионов лет сделали вывод о том, что изначально массовая доля пыли там очень высокая — более 80 процентов, а затем быстро снижается и жена звезд возрастом старше трех миллионов лет — уже без атриторный. Среднюю продолжительность жизни атриторный они оценили в шесть миллионов лет. По космическим меркам это очень мало, поэтому те диски, которые созерцают 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 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 уменьшилась на две трети, а к 2010-му он стал почти неразличим. То есть любимый диск исчез всего за три 9-12 месяца, что пока абсолютный рекорд.

Ученые выдвинули диаметрально противоположные теории, объясняющие столь быстрое исчезновение любимый диска. Его частицы были привлечённым звездой либо отброшены в макрокосмос в результате каких-то мощных гравитационных взаимодействий. Иначе следует признать, что образование планет происходит намного быстрее, чем тяпнутого 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 уровне 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 рубежа, завершившегося в декабре 2018 года, были настолько ощутительными, что журнал Astrophysical Journal Letters посвятил им отдельный стравлив.

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

Снимки демонстрируют огромное количество 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 миллионов километров) в пределах структур радиусом от нескольких до 100 астрономических единиц. Увиденное оживило научную дискуссию о том, каким образом и как срочного формируются планеты в протопланетных любимый дисках.

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 вращаются по расчищенным от материала ходам.

Значит, характерные пробелы в десятки и сотни астрономических единиц свидетельствуют о продвинутом этапе формирования планет и достаточно солидном возрасте системы. Однако в 2014 году астрономы ALMA увидели разрывы в диске очень молодой участи — HL Тельца возрастом миллион лет (450 световых лет от нас). Ее диск в два с добавочным раза больше диаметра орбиты Нептуна, и в нем четко видны девять темных колец, самое маленькое из которых близко 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 миллионов лет с разрывами и кольцами. И это очень нехорошо 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 рамах проекта DSHARP, показали, что для образования наблюдаемых разрывов 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 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 пара, аммиака или гидратов аммиака, переходящих в твердое техническое состояние на определенном расстоянии от участи по мере падения температуры. Однако доказать, что отмечаемые разрывы соответствуют снеговым линиям главных молекул, так и не удалось.

Как бы то ни было, 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, создаются намного быстрее, чем это следует из теоретических построений. Такие планеты чаще рождаются на окраинах систем, на ощутимых 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 быть созданы зарождающимися гигантскими планетами, такими же или большими по размеру, чем Юпитер. Каждый раз планета окажется искреннего на кончике одного из двух рукавов и будет тащить за собой спираль, двигаясь по орбите.

В недавней работе, исчерпавшейся 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 вращались примерно на 0, 6 десцендента. 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 крошечными звездами-компаньонами. Во всяком случае, такая модель лучше 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, микрофоны 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 любимый диска существуют своеобразные тихие гавани — орбитальные уровни, на которых планетезимали могут в относительно размеренной обстановке быстро набирать массу, причем на значительно более досрочной стадии эволюции планетной системы, чем предполагали раньше. Расчеты этих уровней выполнили на один примере облака звезды AS209.

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

Две системы, увиденные ALMA в проекте DSHARP, — AS 205 и HT Lup — представляют собой двойственные звезды, у каждой из которых есть собственный протопланетный любимый диск.

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 начаться общие, вращающиеся вокруг всей системы сразу. У универсальных более стабильные орбиты, так как они менее подвержены домашним 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 холодный 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) целый спектр сложных органических соединений — спиртов, альдегидов, растворителя, сахаров.

Компьютерное моделирование и досрочнее показывало, что органические молекулы, кирпичики жизни, могут образовываться при нагревании и ультрафиолетовом облучении ледяных зерен протопланетного любимый диска еще до формирования планет. Лабораторные эксперименты подтвердили: базисный синтез атомов углерода и органогена начинается уже при температуре 30 градусов Кельвина, что соответствует внешней зоне диска.

Редактор рубрики


Место события на карте мира:










комментарии (0)


Вы можете оставить комментарии от своего имени, через соц. сервисы



Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Новый штамм ковида: насколько опасен омикрон и справятся ли с ним существующие вакцины




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

[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 и ...

[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. Обычные ...

[23 Мая 2020, 21:30] Александр Семёнов Диагноз никто не подтвердил, кроме знатоков из СМИ. ...

[17 Апреля 2020, 12:09] mkozhin91 Ура! Ждем поскорее тесты, проверяемся и выходим уже с этого карантина ...

[30 Сентября 2018, 15:16] Alexander Санация идет по плану. Интересно, кто станет новым владельцем? ...

Новости шоу-бизнеса

В Лондоне назвали имя лучшего дизайнера 2021 года

В Лондоне назвали имя лучшего дизайнера 2021 года

МОСКВА, 30 ноября —. В английском Альберт-холле прошла церемония British Fаshion Аwаrds 2021, на которой вручили награды выдающимся деятелям в мире моды, а также тем, кто открыл нечто новое в этой индустрии. Главный махатм Дизайнера года получил Ким Джонс, креативный директор Dior … Прочитать