|
Первый этап формирования планет после рождения звезды
|
|
|
|
Определение периода формирования планетных систем, таких как наша Солнечная система, может стать началом пути к открытию происхождения жизни. Ключом к этому являются уникальные субструктуры, обнаруженные в протопланетных дисках — местах образования планет.
|
|
|
|
Протопланетный диск состоит из низкотемпературного молекулярного газа и пыли, окружающих протозвезду. Если на диске есть планета, ее гравитация будет собирать или выбрасывать материалы внутри диска, образуя характерные субструктуры, такие как кольца или спирали. Другими словами, различные субструктуры диска могут быть интерпретированы как "послания" от формирующихся планет. Для детального изучения этих субструктур необходимы радионаблюдения с высоким разрешением с помощью ALMA.
|
|
|
|
К настоящему времени были проведены многочисленные наблюдения протопланетных дисков (или околозвездных дисков) с помощью ALMA. В частности, две крупные программы ALMA, DSHARP и eDisk, выявили подробное распределение пыли в протопланетных дисках с помощью наблюдений с высоким разрешением.
|
|
|
|
Проект DSHARP обнаружил, что характерные структуры характерны для околозвездных дисков около 20 молодых звезд, каждая из которых образовалась более 1 миллиона лет назад (см. примечание ниже).
|
|
|
|
С другой стороны, в рамках проекта eDisk, который исследовал диски вокруг 19 протозвезд в фазе аккреции (стадии, когда происходит активная аккреция массы на звезду и диск), было обнаружено меньше характерных структур. Эта фаза наступает примерно через 10 000-100 000 лет после рождения звезды. Это говорит о том, что диски имеют различные характеристики в зависимости от возраста звезды.
|
|
|
|
|
|
|
Здесь возникает вопрос: когда в дисках появляются субструктуры, признаки формирования планет? Чтобы найти ответ, необходимо наблюдать диски с широким диапазоном промежуточных возрастов, которые еще предстоит изучить. Однако ограничения на количество дисков, наблюдаемых с высоким разрешением, обусловленные расстоянием и временем наблюдения, затрудняют проведение статистически значимого исследования с достаточно большим объемом выборки.
|
|
|
|
Чтобы преодолеть эти ограничения, исследовательская группа обратилась к получению изображений с высоким разрешением и разреженным моделированием. В радиоастрономии изображения обычно восстанавливаются на основе определенных предположений, чтобы компенсировать недостающие данные наблюдений. Используемый метод визуализации основан на более точных предположениях, чем традиционный подход, и позволяет получать изображения с более высоким разрешением, несмотря на то, что используются те же данные наблюдений. Результаты опубликованы в изданиях Астрономического общества Японии.
|
|
|
|
В этом исследовании использовалось общедоступное программное обеспечение PRIISM (модуль Python для создания изображений с помощью радиоинтерферометрии с разреженным моделированием), разработанное японской исследовательской группой. Исследовательская группа использовала этот новый метод получения изображений на основе архивных данных ALMA, нацелившись на 78 дисков в области звездообразования Змееносца, расположенной в 460 световых годах от Солнечной системы.
|
|
|
|
В результате более половины изображений, полученных в ходе этого исследования, получили разрешение, более чем в три раза превышающее разрешение обычного метода, что сопоставимо с разрешением проектов DSHARP и eDisk (рис. 1).
|
|
|
|
Более того, общее количество выборок в этом исследовании почти в четыре раза больше, чем в двух предыдущих проектах, что значительно повышает надежность нашего статистического анализа. Среди проанализированных 78 дисков было обнаружено, что 27 дисков имеют кольцевую или спиральную структуру, 15 из которых были идентифицированы впервые в этом исследовании.
|
|
|
|
Команда объединила выборку Ophiuchus с данными проекта eDisk для проведения статистического анализа. В результате они обнаружили, что характерные дисковые субструктуры возникают в дисках с радиусами более 30 астрономических единиц (au) на ранней стадии звездообразования, всего через несколько сотен тысяч лет после рождения звезды (рис. 2).
|
|
|
|
Это говорит о том, что планеты начинают формироваться на гораздо более ранней стадии, чем считалось ранее, когда диск еще содержит большое количество газа и пыли (рис. 3). Другими словами, планеты растут вместе со своими очень молодыми звездами-хозяевами.
|
|
|
|
Аюму Шоши (Ayumu Shoshi) говорит: "Эти результаты, позволяющие сократить разрыв между проектами eDisk и DSHARP, были получены благодаря инновационной технологии обработки изображений, которая позволяет достичь высокого разрешения и большого количества образцов. Хотя эти находки относятся только к дискам в созвездии Змееносца, будущие исследования других областей звездообразования покажут, является ли эта тенденция универсальной".
|
|
|
|
Примечание: Стадия эволюции протозвезды оценивается с использованием болометрической температуры вокруг звезды. Болометрическая температура - это видимая температура, полученная из общей яркости объекта на всех длинах волн. Более высокая болометрическая температура указывает на более продвинутую эволюционную стадию, а температура в 650 К предполагает, что с момента рождения звезды прошло около 1 миллиона лет.
|
|
|
|
Источник
|
