|
Раньше протопланетные диски жили дольше
|
|
|
|
Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА/CSA только что разрешил головоломку, подтвердив противоречивое открытие, сделанное космическим телескопом Хаббла НАСА/ЕКА более 20 лет назад. В 2003 году телескоп "Хаббл" предоставил доказательства существования массивной планеты вокруг очень старой звезды, почти такой же старой, как Вселенная. Такие звезды содержат лишь небольшое количество тяжелых элементов, которые являются строительными блоками планет. Это означало, что какое-то образование планет произошло, когда наша Вселенная была очень молода, и у этих планет было время сформироваться и вырасти в размерах внутри своих изначальных дисков, даже больше, чем у Юпитера. Но как? Это вызывало недоумение.
|
|
|
|
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи использовали телескоп Уэбб для изучения звезд в соседней галактике, в которой, как и в ранней Вселенной, не хватает большого количества тяжелых элементов. Они обнаружили, что у некоторых звезд там не только есть диски, образующие планеты, но и что эти диски живут дольше, чем те, которые наблюдаются вокруг молодых звезд в нашей галактике Млечный Путь. Работа опубликована в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
"С помощью Webb мы получили действительно убедительное подтверждение того, что мы видели с помощью Hubble, и мы должны переосмыслить то, как мы моделируем формирование планет и раннюю эволюцию в молодой Вселенной", - сказал руководитель исследования Гвидо Де Марки из Европейского центра космических исследований и технологий ЕКА в Нордвейке, Нидерланды.
|
|
|
|
|
|
|
В древние времена окружающая среда была иной
|
|
|
|
В ранней Вселенной звезды формировались в основном из водорода и гелия и очень небольшого количества более тяжелых элементов, таких как углерод и железо, которые появились позже в результате взрывов сверхновых.
|
|
|
|
"Современные модели предсказывают, что при таком малом количестве тяжелых элементов диски вокруг звезд имеют короткий срок службы, настолько короткий, что планеты не могут вырасти большими", - сказала соавтор исследования Уэбба Елена Сабби, главный научный сотрудник обсерватории Джемини в лаборатории NOIRLab Национального научного фонда в Тусоне. "Но Хаббл действительно видел эти планеты, так что же, если модели были неверны и диски могли жить дольше?"
|
|
|
|
Чтобы проверить эту идею, ученые натренировали Уэбба на Малом Магеллановом облаке, карликовой галактике, которая является одним из ближайших соседей Млечного Пути. В частности, они исследовали массивное звездообразующее скопление NGC 346, в котором также относительно мало тяжелых элементов. Это скопление служило ближайшим посредником для изучения звездной среды с аналогичными условиями в ранней, отдаленной Вселенной.
|
|
|
|
Наблюдения NGC 346, проведенные телескопом "Хаббл" в середине 2000-х годов, выявили множество звезд возрастом от 20 до 30 миллионов лет, которые, по-видимому, все еще имеют вокруг себя диски, формирующие планеты. Это противоречит общепринятому мнению, что такие диски рассеются через 2 или 3 миллиона лет.
|
|
|
|
"Результаты "Хаббла" были противоречивыми, поскольку противоречили не только эмпирическим данным о нашей галактике, но и современным моделям", - сказал Де Марки. "Это было интригующе, но без способа получить спектры этих звезд мы не могли бы точно установить, наблюдаем ли мы подлинную аккрецию и наличие дисков или просто какие-то искусственные эффекты".
|
|
|
|
Теперь, благодаря чувствительности и разрешению Уэбба, ученые получили первые в истории спектры формирующихся солнцеподобных звезд и их непосредственного окружения в соседней галактике.
|
|
|
|
"Мы видим, что эти звезды действительно окружены дисками и все еще находятся в процессе поглощения материала, даже несмотря на их относительно возраст в 20 или 30 миллионов лет", - сказал Де Марки. "Это также означает, что у планет больше времени для формирования и роста вокруг этих звезд, чем в близлежащих областях звездообразования в нашей галактике".
|
|
|
|
Новый взгляд на мир
|
|
|
|
Это открытие опровергает предыдущие теоретические предсказания о том, что, когда в газе вокруг диска содержится очень мало тяжелых элементов, звезда очень быстро разрушает диск. Таким образом, срок службы диска будет очень коротким, даже меньше миллиона лет. Но если диск не остается вокруг звезды достаточно долго, чтобы пылинки слиплись, а галька сформировалась и стала ядром планеты, то как могут образовываться планеты?
|
|
|
|
Исследователи объяснили, что могут существовать два различных механизма или даже их комбинация для сохранения планетообразующих дисков в условиях дефицита более тяжелых элементов.
|
|
|
|
Во-первых, чтобы взорвать диск, звезда создает радиационное давление. Чтобы это давление было эффективным, в газе должны содержаться элементы тяжелее водорода и гелия. Но в массивном звездном скоплении NGC 346 содержится лишь около 10% более тяжелых элементов, присутствующих в химическом составе нашего Солнца. Возможно, звезде в этом скоплении просто требуется больше времени, чтобы разогнать свой диск.
|
|
|
|
Вторая возможность заключается в том, что для образования звезды, подобной солнцу, при наличии небольшого количества более тяжелых элементов, она должна была образоваться из более крупного газового облака. Чем больше газовое облако, тем больше диск. Таким образом, в диске больше массы, и, следовательно, потребовалось бы больше времени, чтобы взорвать диск, даже если бы радиационное давление действовало таким же образом.
|
|
|
|
"Чем больше вещества находится вокруг звезд, тем дольше происходит аккреция", - сказал Сабби. "Дискам требуется в десять раз больше времени, чтобы исчезнуть. Это влияет на то, как формируется планета, и на тип системной архитектуры, которая может быть создана в этих различных условиях. Это так волнующе".
|
|
|
|
Источник
|
