Астрономы получили качественные снимки 26 обломочных дисков
Астрономы с помощью обсерватории «Джемини» получили фотографии 26 обломочных дисков вокруг молодых звезд в высоком разрешении. Во всех них, кроме одного, были обнаружены следы образования планет, сообщается в The Astronomical Journal.
Чтобы понять, как формируются планеты, астрономам необходимо знать историю их происхождения. Для этого они исследуют протопланетные и обломочные диски, которые образуются вокруг молодых звезд. Согласно наиболее популярной теории, планеты формируются в результате постепенного слипания частиц пыли, которые соединяются в более крупные объекты, а затем превращаются в планетезимали. Если такой объект притянет к себе много газа, то он превратится в газовый гигант наподобие Юпитера или Нептуна, а если нет — в каменистое тело, такое как Марс или Земля. Однако у этой теории есть недостатки, например возможность рассеяния диска до образования полноценных планет. Чтобы построить более полную модель, астрономам необходимо больше качественных данных.
Томас Эспосито (Thomas M. Esposito) вместе с коллегами представили результаты четырехгодичных наблюдений, выполненных с помощью инструмента Gemini Planet Imager(GPI) на восьмиметровом телескопе «Джемини юг» в Чили. В рамках обзора астрономы изучили 104 звезды, которые выглядели аномально яркими в инфракрасном диапазоне. Это могло указывать на то, что вокруг них есть большое количество частиц пыли или обломков, которые либо отражают излучение светила, либо нагреваются им. Инструмент GPI регистрировал поляризованное излучение в ближнем-инфракрасном диапазоне, которое было рассеянно мелкими частицами, размером примерно в 1 микрон, вероятно, образовавшимися при столкновении крупных камней в диске.
Ученым удалось увидеть обломочные диски у 26 звезд, причем семь из них были неизвестны ранее, а изображения остальных 19 дисков были не такими четкими, как те, что получил GPI. Кроме того, инструмент обнаружил три очень молодых протопланетных или переходных диска, в которых частицы пыли еще не начали слипаться в более крупные камни.
Наблюдения показали, что почти все диски представляют собой кольца, разделенные пустотами. Эти пустоты, считают исследователи, могли образоваться при движении планет, которые расчищали находящиеся у них на пути камни и пыль. Размер и форма обломочных дисков были очень разными, но большинство из них имело протяженность от 20 до 100 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем). Они окружали звезды с возрастом от десятков до сотен миллионов лет — считается, что это период очень активного образования планет.
У звезды HD 156623, которая была одна из самых молодых в выборке, не было отверстия в центре, что хорошо согласуется с предсказаниями теорий. Считается, что на ранних этапах газопылевой диск однороден, и фрагментируется он только после начала формирования планет. Кроме того, часть светил с дисками оказались членами OB-ассоциации Скорпиона — Центавра, молодой области звездообразования, которая расположена на расстоянии всего 400 световых лет от Земли. По мнению авторов работы, она может быть хорошей мини-лабораторией, где астрономы смогут сопоставлять и исследовать архитектуру разных обломочных дисков.
В прошлом ученые представили результаты другого, но похожего обзора, выполненного с помощью телескопа VLT. Исследователи выяснили, что излучение более половины протопланетных дисков несимметрично, а также что некоторые области газопылевых дисков выглядят ярче на снимках.
Кристина Уласович
Они находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах
Астрономы на основе наблюдений за пульсаром PSR J1023+0038 определили механизм переключения переходных миллисекундных пульсаров между режимами активности. Предполагается, что он связан с взаимодействием между пульсарным ветром и внутренней частью аккреционного диска, а также с выбросами вещества. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics. После рождения нейтронные звезды обладают очень высокой скоростью вращения, которая постепенно уменьшается со временем. Однако астрономам известны миллисекундные пульсары, представляющие собой быстровращающиеся нейтронные звезды, которые находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах и раскручиваются до миллисекундных периодов вращения за счет аккреции вещества звезды-компаньона. Этот эволюционный путь состоит из нескольких стадий, одна из которых представлена переходными миллисекундными пульсарами — очень редкими и плохо изученными объектами. Они могут находиться в двух состояниях: радиопульсар (объект порождает импульсы радиоволн) и активный режим (нейтронная звезда ярко излучает в рентгеновском диапазоне, аккрецируя вещество из диска вокруг нее). В активном режиме ученые выделяют два состояния — высокий уровень активности, который возникает чаще всего и характеризуется пульсациями рентгеновского, ультрафиолетового и оптического излучения от пульсара, и низкий уровень активности, когда пульсаций нет. Астрофизиков очень интересует, каким образом эти режимы возникают и почему непредсказуемо меняются. Группа астрономов во главе с Марией Кристиной Бальо (Maria Cristina Baglio) из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби опубликовала результаты мультиволновых наблюдений за переходным миллисекундным пульсаром PSR J1023+0038, проведенных в июне 2021 года при помощи наземных и космических телескопов, таких как NuSTAR, XMM-Newton, «Хаббл», VLT, ALMA, VLA, NTT и FAST. PSR J1023+0038 был обнаружен в 2007 году как пульсар с периодом вращения 1,69 миллисекунды, обращающийся вокруг маломассивной звезды-компаньона (около 0,2 массы Солнца) за 4,75 часа. В 2013 году он перешел в режим высокого уровня активности, демонстрируя признаки формирования аккреционного диска. Данные наблюдений позволили астрономам построить физическую модель переключения миллисекундного пульсара между режимами активности. Во время высокого уровня активности существует ударная волна между ветром от пульсара и внутренним аккреционным потоком, где возникает большая часть рентгеновского излучения, а также рентгеновские, ультрафиолетовые и оптические пульсации. При этом самая внутренняя область усеченного, геометрически тонкого аккреционного диска, заменяется радиационно неэффективным, геометрически толстым потоком, а падающее на пульсар вещество втягивается в магнитное поле и ускоряется, образуя компактный джет из плазмы, которая выбрасывается наружу. Переход в режим низкого уровня активности инициируется дискретными выбросами вещества поверх джета вдоль оси вращения пульсара, что приводит к угасанию пульсаций. В таком состоянии пульсарный ветер все еще способен проникнуть в аккреционный диск и инициировать возникновение джета. Затем поток вещества из аккреционного диска может вновь заполнить область вблизи пульсара и он перейдет высокий режим активности. Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые увидели гамма-затмения пульсаров-«черных вдов» и напрямую измерили скорость собственного движения пульсара.