|
Важные секреты формирования планет
|
|
|
|
Международная группа ученых под руководством астрономов из Университета Висконсин–Мэдисон (University of Wisconsin-Madison) произвела наиболее точные измерения количества газов, циркулирующих вокруг молодых звезд, и того, как меняется их масса с течением времени. Это открытие объединяет многие фрагменты головоломки, которые могут показать, какие планеты формируются по мере созревания звездных систем — каменистые, как Земля, газовые гиганты, подобные Юпитеру, или ледяные шары в форме Нептуна.
|
|
|
|
Исследователи использовали массив из 66 массивных радиотелескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, расположенный на высоте 16 000 футов в Чилийских Андах, для изучения газовых дисков, вращающихся под действием силы тяжести каждой из 30 молодых звезд.
|
|
|
|
"Чтобы узнать, какого типа планеты и сколько их может быть в системе, фундаментальным требованием является понимание массы диска вокруг молодой звезды. Мы называем эти диски протопланетными", – говорит Ке "Коко" Чжан, профессор астрономии Калифорнийского университета в Мэдисоне и руководитель исследования эволюции газа протопланетных дисков ALMA.
|
|
|
|
Возраст звезд, на которых сосредоточили свое внимание исследователи, варьировался от менее чем 1 миллиона до более чем 5 миллионов лет. Это может показаться древним, но для звезд это все еще первые дни.
|
|
|
|
"Нашей солнечной системе около 4,5 миллиардов лет", - говорит Чжан. "Таким образом, эти системы, возраст которых составляет всего несколько миллионов лет, на самом деле являются всего лишь младенцами".
|
|
|
|
|
|
|
Молодые звезды, вероятно, изначально держатся на протопланетных дисках, которые по массе состоят примерно на 1% из пыли и на 99% из газа — в основном водорода и гелия.
|
|
|
|
Леон Трапман, аспирант Калифорнийского университета в Мэдисоне, работавший в лаборатории Чжана на момент проведения исследования, руководил анализом электромагнитного излучения, испускаемого дисками, сравнивая сигнатуры различных молекул газа, чтобы получить беспрецедентное измерение их масс. Предыдущие исследования основывались на фиксированном соотношении монооксида углерода — молекулы, которая не особенно распространена в дисках, но которую легко "увидеть" с помощью радиотелескопа, — и гораздо более распространенного водорода.
|
|
|
|
В новом исследовании использовался более точный метод. Отслеживая интенсивность сигнатуры молекул иона N2H+, число которых увеличивается по мере уменьшения содержания монооксида углерода, Трапман и его коллеги смогли объяснить, как меняется газосодержание дисков в течение первых нескольких миллионов лет их существования.
|
|
|
|
"Теперь мы можем видеть, что масса газа очень быстро уменьшается в течение первого миллиона лет существования протопланетных дисков, а затем масса газа уменьшается медленно, в то время как масса пыли, вероятно, со временем неуклонно уменьшается", - говорит Чжан. "Итак, если вы хотите сформировать какие-либо газовые гиганты, подобные Юпитеру, вы должны начать работать над этим, пока еще есть больше газа, а это всего несколько миллионов лет".
|
|
|
|
Процесс формирования скалистых планет, подобных нашей, может протекать в более спокойном темпе на протяжении сотен миллионов лет, благодаря стойкости пыли, из которой они состоят.
|
|
|
|
Новые результаты, которые вскоре будут опубликованы в специальном выпуске Astrophysical Journal вместе с рядом других результатов проекта, также предполагают, что газы, выделяющиеся из дисков молодых звезд, могут быть "унесены" своего рода дисковым ветром. Когда молекулы газа пересекают силовые линии магнитного поля в космосе, они могут ускориться, сойти со своей орбиты и оторваться от дисков. В настоящее время работа доступна на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Теперь Чжан и его коллеги обратятся к измерению химического состава самой внутренней области протопланетных дисков, где могли бы образоваться каменистые планеты, подобные Земле. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) лучше, чем массив Atacama, отслеживает горячие материалы во внутренней области диска, и исследователи недавно получили данные JWST на своих 30 целевых дисках.
|
|
|
|
"С помощью этих данных мы можем рассмотреть материалы диска вблизи, где, по нашему мнению, формируются скалистые планеты", - говорит Чжан. "Если мы сможем взглянуть на химический состав таких материалов, как вода и органика, мы сможем понять, как они меняются в ходе эволюции дисков".
|
|
|
|
Источник
|
