Протопланета загнала частицы пыли в ловушку

Stefan Kraus

Астрономы пришли к выводу, что пылевые ловушки в протопланетном диске могут создаваться протопланетами. Пылевые ловушки представляют собой области высокого давления, которые помогают частицам пыли в протопланетном диске избежать радиального дрейфа, одного из барьеров на пути к образованию планетезималей. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Планетные системы, подобные Солнечной системе, появляются из газопылевого диска вокруг молодой звезды. Частицы пыли в нем, хаотически двигаясь вместе с потоками газа, сталкиваются и слипаются, образуя небольшие комки. Изначально их размер не превышает всего нескольких сантиметров, однако постепенно комки космической пыли наращивают массу и собираются в гораздо более крупные тела — планетезимали, которые служат «зародышами» планет.

Чтобы комки пыли могли стать планетезималями, им необходимо преодолеть несколько препятствий. Одно из них — радиальный дрейф к материнской звезде. Из-за баланса давления, гравитации и центробежной силы скорость вращения газа вокруг звезды оказывается меньше, чем скорость свободных тел на таком же расстоянии. Как следствие, частицы размером более нескольких миллиметров опережают газ, а встречный поток их затормаживает их и вынуждает по спирали опускаться к звезде. Чем крупнее становятся пылинки, тем быстрее они падают туда, где они испарятся и разрушатся.

По мнению ученых, эту проблему могли бы решить пылевые ловушки — области высокого давления, где дрейфовое движение частиц замедляется, что позволяет им сбиваться друг с другом и разрастаться. Авторы новой работы предположили, что новые пылевые ловушки могут образовываться благодаря уже сформировавшимся в диске протопланетам.

Астрономы с помощью телескопа ALMA получили изображение газопылевого диска вокруг звезды V1247 Ориона. В нем хорошо видны четкое центральное кольцо и небольшая серповидная структура во внешней части. Между двумя частями диска пролегает большая темная полоса: авторы работы предполагают, что она могла быть образована движущейся протопланетой.

Небесное тело, согласно симуляциям, должно находиться на расстоянии примерно 100 астрономических единиц от материнской звезды. Моделирование также показало, что протопланета, вращаясь вокруг родительской звезды, создает по обеим сторонам от себя области высокого давления — пылевые ловушки. В протопланетном диске V1247 Ориона пылевая ловушка представлена внешней серповидной структурой. В ней скапливаются небольшие комки пыли, которые позже превратятся в планетезимали. Кроме того, исследователи обнаружили признаки существования другой пылевой ловушки — она находится рядом с серповидной структурой, но во внутренней части диска. Открытие ученых говорит в пользу протопланетарного механизма возникновения областей высокого давления, однако сам «зародыш» планеты им пока обнаружить не удалось.

Ранее астрономы показали, что пылевые ловушки могут возникать благодаря обратному аэродинамическому сопротивлению. В этом случае скопление частиц пыли может менять структуру газа в диске. Обе теории не являются взаимоисключающими — они, скорее, дополняют друг друга и в будущем их можно будет проверить дополнительными наблюдениями.

Благодаря телескопу ALMA астрономы смогли сфотографировать множество далеких звезд и протопланетных дисков. Ученые запечатлели спиральные рукава в газопылевом диске, а также увидели процесс рождения тройной звезды. Кроме того, недавно ALMA получил изображение Солнца и начал снимать ближайшие окрестности черной дыры.

Кристина Уласович

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.